Детектор поверхневого плазмонного резонансу

Детеїсгор поверхневого плазмонного резонансу, який містить у собі призму внутрішнього відбиття і нанесений на поверхню призми робочий елемент товщиною 45-60 нм, що містить у собі плівку золота, який відрізняється тим, що робочий елемент додатково має плівку срібла, розміщену між призмою та плівкою золота, при цьому відношення товщини плівки срібла до товщини плівки золота складає 1-^31 Технічне рішення, що заявляється, відноситься до області аналітичної техніки для ХІМІЧНОГО І біохімічного аналізу і може бути використане для визначення концентрації різних речовин у газоподібному та рідкому середовищах, проведення біохімічних аналізів і імунологічних тестів у КЛІНІЧНІЙ практиці і дослідницьких цілях, у біотехнологм, для контролю якості харчових продуктів, сільськогосподарської сировини та питної води, у тому числі з метою визначення рівня змісту шкідливих речовин (пестицидів, гербіцидів, інсектицидів, фунгіцидів, дефоліантів, сивушних олій і т п), а також для екологічного моніторингу навколишнього середовища Відомий бюсенсор PCT(WO) 92/05426, Biological sensors, April 2 1992, G01N21/55, що працює на основі поверхневого плазменного резонансу Світло В бюсенсорі здійснює повне внутрішнє відображення від внутрішньої поверхні прозорого блоку На поверхню прозорого блоку, який відбиває промінь світла, нанесений шар срібла товщиною 45 - бОнм, що є робочим елементом бюсенсора Бюсенсор реєструє зміну показника заломлення шару досліджуваного матеріалу, нанесеного на шар срібла, який є робочим елементом Це стає можливим при створенні умов виникнення резонансу поверхневих плазмонів при повному внутрішньому відображенні світла Для цього змінюють кут падіння променя лазера на внутрішню поверхню прозорого блоку Крива поверхневого плазмонного резонансу для срібла як робочого елементу, характеризується малою напівшириною, що дозволяє з високою точністю визначати положення мінімуму резонансної кривої математичними методами Недоліками використання срібла як робочого елемента бюсенсора є те, що на нього істотно впливає зовнішнє середовище і він зберігає свої властивості нетривалий час, а також його недостатня чутливість до зміни показника заломлення світла в досліджуваному матеріалі, нанесеному на шар срібла Відомо ОПТИЧНИЙ сенсор Великобританія (GB) 2197068 (8725502), Optical sensor device, October ЗО 1987, G01 N33/543, що містить детектор поверхневого плазмонного резонансу, робочий елемент якого виконаний у вигляді призми повного внутрішнього відображення з нанесеною на неї плівкою золота товщиною 45 - бОнм Ця товщина обрана за критеріями фізичних умов збудження плазмонів у металевих плівках В оптичному сенсорі використовується поверхневий плазмонний резонанс для виявлення специфічного матеріалу, наприклад антигену, у крові Розбіжний світловий пучок здійснює внутрішнє відображення від поверхні призми, покритою плівкою золота і реєструється фотодетектором Діелектричні властивості досліджуваного матеріалу, що примикає до плівки золота, визначають кут відображення, при якому в результаті поверхневого плазмонного резонансу інтенсивність відбитого світла зменшується Золото як робочий елемент детектора поверх ю (О 46512 невого плазмонного резонансу, забезпечує високу го резонансу отриманої на золотій ПЛІВЦІ У такий чутливість до зміни діелектричних властивостей спосіб досягається підвищення точності визначендосліджуваного матеріалу, що примикає до плівки ня мінімуму резонансної кривої золота, і має гарну стабільність На фіг 3 показано вплив зміни показника заломлення зовнішнього середовища на кутове поНедоліком відомого детектора є відносно веложення мінімуму резонансної кривої, отриманої лика напівширина резонансної кривої, що зменшує на різних робочих елементах оптичного сенсора точність визначення мінімуму шляхом математичЗміна показника заломлення зовнішнього середоної обробки вища досягалася послідовним заміщенням розчиТаким чином, аналіз приведених перетворюнів етилового спирту в дистилованій воді з різною вачів поверхневого плазмонного резонансу покаконцентрацією спирту в розчині Крива (•) отримазує, що робочі елементи відомих оптичних прина на оптичному сенсорі з використанням плівки строїв не забезпечують одночасно достатньої золота, (Д) - з використанням двошарової плівки із чутливості, точності і стабільності необхідних анаспіввідношенням товщин 1/1, де верхнім шаром є літичній техніці для ХІМІЧНОГО і біохімічного аналізу золото, (•) - з використанням двошарової плівки, В основу винаходу, що заявляється, поставде верхнім шаром є золото із співвідношенням лена задача збільшення чутливості і точності детовщини срібла до золота 2/1 3 фіг 3 видно, що тектора поверхневого плазмонного резонансу при відгук приладу на зміну концентрації етилового збереженні його стабільності спирту в дистилованій воді зростає при введенні Поставлена задача досягається тим, що детедодаткового шару срібла між призмою і шаром ктор плазмонного резонансу містить призму внутзолота Це свідчить про збільшення чутливості рішнього відображення і робочий елемент товщиприладу ною 45 - бОнм у вигляді нанесених на призму спочатку плівки срібла, а потім плівки золота ВідДетектор, що заявляється у винаході, є сенсоношення товщин плівки срібла до товщини плівки рним приладом, робота якого заснована на викозолота при цьому складає 1 -ь 3 1 ристанні явища поверхневого плазмонного резонансу (Поверхностные поляритоны Авторами виявлено, що виконання робочого Электромагнитные волны на поверхностях и граелемента у вигляді двошарової металевої плівки ницах раздела сред Под редакцией В М Аграносрібло - золото, нанесеної на призму внутрішнього вича, Д Л Миллса, Москва, Наука, 1985, 525с, відображення, приводить до зменшення напівшиПоверхностные поляритоны в полупроводниках и рини резонансної кривої і підвищенню точності диэлектриках Н Л Дмитрук, В Г Литовченко, В Л визначення її мінімуму У той же час зберігається Стрижевский, Киев, Наукова думка, 1989, 375с) висока чутливість до зміни показника заломлення досліджуваної проби В основі роботи приладу лежить вивчення поводження поверхневих плазмонів, що поширюютьОскільки верхній шар, що контактує з досліся уздовж зовнішньої поверхні металевої плівки джуваною пробою і може піддаватися деструктивПоверхневі плазмони збуджуються в тонкому меному впливу виконується з золота, яке є стійким талевому шарі, нанесеному на основу скляної до такого впливу, стабільність детектора зберігапризми в умовах повного внутрішнього відбиття ється високою При цьому співвідношення товщин від границі розділу призма-метал, при цьому зовшарів срібла та золота повинно знаходитися у нішня сторона шару металу контактує з досліджудіапазоні 1 т 3 1 Використання шару срібла у ваною пробою Резонансне зв'язування між фотодвошаровій ПЛІВЦІ товщиною менше 50% від заганами збуджуючого світла й електронною плазмою льної товщини не приводить до суттєвого зменна ЗОВНІШНІЙ поверхні металу відбувається в решення напівширини резонансної кривої Співвідзультаті падіння р-поляризованного світла з боку ношення товщин срібла та золота 3 1 є призми і сканування внутрішньої сторони металеграничним, тому що подальше зменшення товщивої плівки в діапазоні кутів більше критичного пони шару золота приводить до того, що плівка стає воротом призми Проявом такого зв'язування є островковою і припиняє виконувати свої функції зменшення інтенсивності світла повного внутрішНа фіг 1 показана блок-схема пристрою, що нього відбиття від кута падіння, що фіксується фомістить детектор, який заявляється, де 1 - джеретодюдом У такий спосіб формується основна хало р-поляризованного світла, 2 - призма з двошарактеристика приладу - резонансна крива ровою металевою плівкою, 3 - блок керування повідбиття, параметри якої визначаються діелектриворотом призми, 4 - блок подачі рідкої проби, 5 чними властивостями середовищ, які граничать фоточутливий елемент, 6 - комп'ютерна система Форма кривої плазмонного резонансу і, зокрема, На фіг 2 представлені резонансні криві отриположення мінімуму, залежать як від показника мані на різних робочих елементах оптичного сензаломлення призми, оптичних констант і товщини сора Виміри проводилися у водяному середовищі шару, у якому збуджується поверхневий плазмонКрива (•) отримана на оптичному сенсорі з виконий резонанс, так і від оптичних параметрів і товристанням плівки золота, (•) - з використанням щини досліджуваного шару, що контактує з робоплівки срібла, (о) - з використанням двошарової чим елементом Вимірюючи зміну резонансних плівки, де верхнім шаром було срібло Криві (Д, п, умов виникнення плазмонного ефекту, тобто від* ) відповідають використанню детектора, поверхслідковуючи зміну положення мінімуму плазмонноневого плазменного резонансу, що заявляється го резонансу в часі, ми можемо судити про процеПредставлені на фіг 2 резонансні криві свідчать си взаємодії, що відбуваються на границі розділу і про те, що введення шару срібла між призмою і характеризувати їх КІЛЬКІСНО І ЯКІСНО плівкою золота істотно зменшує напівширину кривої в порівнянні з напівшириною кривої плазмонноДетектор, що заявляється, (фіг 1-2) був вико 46512 левої плівки з рідкою пробою була передбачена нании нами з використанням призми повного внутпроточна кювета з герметизуючим шаром із силірішнього відображення, що має кут при основі 68°, конової гуми об'ємом ЮОші (Подача проби здійсна робочу поверхню якої було напилено послідовнювалася перистальтичним насосом (фіг 1-4) Сино шар срібла і шар золота з різною товщиною і гнал, відбитий від металевої поверхні фіксувався розташуванням Напилювання плівок проводилося фотодюдом (фіг 1-5) Аналіз кутового положення і методом термічного вакуумного випару металів на форми резонансної кривої реєструвався керуючою скляну підкладку (використовувалося скло марки програмою (фіг 1-6), що дозволяло одержувати в Ф1 з п = 1,61) реальному масштабі часу кінетичну криву чи сенЧерез призму на металеву поверхню падає сограму (фігЗ), яка відображувала процеси адсопромінь (фіг 1-1) р-поляризованного лазерного рбції і взаємодії біологічних молекул, що були присвітла (бЗЗнм) Сканування зразків у необхідному сутні у досліджуваній рідкій пробі діапазоні кутів здійснювалося на обертовій платформі за допомогою крокового двигуна (фіг 1-3) Для приведення в контакт робочої сторони мета ~* *