Сенсор на основе поверхностно-плазмонного резонанса с элементом плоской оптики

Авторы патента:

G01N21/41 - преломляющая способность; свойства, влияющие на фазу, например длину оптического пути (G01N 21/21 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2660764:

ООО "ПроматиксЛаб" (RU)

Изобретение относится к области аналитического приборостроения. Сенсор качественного состава вещества содержит призму с нанесенным слоем металла на одну из ее сторон. Призма выполнена в виде плоского оптического элемента - дифракционной призмы с микрорельефом с одной стороны и нанесенным слоем металла с другой. Технический результат заключается в существенном снижении массы сенсора. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к области аналитического приборостроения.

Уровень техники.

Из существующего уровня техники известен сенсор на основе поверхностно-плазмонного резонанса, который включает призму с нанесенным слоем металла на одну из сторон (N. Mehan, V. Gupta, К. Sreenivas, AbhaiMansingh, Surfaceplasmonresonancebasedrefractiveindexsensorforliquids, IndianJoumalofPure&AppliedPhysics, Vol. 43, November 2005, pp. 854-858). Подобные разработки запатентованы: (US 20020182743 A1). Данная призма служит для создания эффекта полного внутреннего отражения падающего на систему лазерного луча. Недостатками данного технического решения являются большие массогабаритные характеристики устройства.

Раскрытие изобретения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание сенсора качественного состава вещества на основе поверхностно-плазмонного резонанса с уменьшенными массогабаритными характеристиками. Данная задача решается за счет того, что заявленный сенсор качественного состава вещества, содержащий призму с нанесенным слоем металла на одну из ее сторон, отличается тем, что призма выполнена в виде плоского оптического элемента - дифракционной призмы с микрорельефом с одной стороны и нанесенным слоем металла с другой. Высота дифракционного микрорельефа определяется формулой h(x)=ϕ(x)λ/2π(n-1), где ϕ(x) - фазовая функция треугольной призмы, приведенная к диапазону [0,2π].

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является существенное снижение массы устройства по сравнению с прототипом, связанное с заменой традиционной призмы ее дифракционным аналогом.

Краткое описание чертежей.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 - схематическое изображение устройства сенсора на основе поверхностно-плазмонного резонанса, который включает дифракционную призму с нанесенным слоем металла на одну из сторон.

На фиг. 2 - схематически изображен дифракционный микрорельеф плоского оптического элемента (дифракционной треугольной призмы).

Осуществление изобретения.

Работает устройство следующим образом: р-поляризованный пучок Не-Ne-лазера (1) падает на микрорельеф дифракционной призмы (2), установленной на трехкоординатный поворотный столик (7). На обратную сторону призмы наесена металлическая пленка (3). Призма устанавливается на кювету с анализируемым раствором (4). Интенсивность излучения, испытавшего полное внутренне отражение, измеряется детектором (8). Измеренная интенсивность отраженного света нормируется на интенсивность освещающего пучка. Поворотный столик (7) может вращаться по углу, обеспечивая угловое сканирование образца. Прецизионное управление поворотом столика осуществляется с помощью микроконтроллера (6), управляющего шаговым двигателем. Достижение системой крайних положений фиксируется с помощью концевых выключателей, передающих сигнал на микроконтроллер. Специализированное программное обеспечение (ПО) осуществляет несколько функций - управление угловым сканированием через микроконтроллер и сбор потока данных с детектора. Математическая обработка полученных данных также осуществляется с помощью этого ПО. Сенсорный блок состоит из нескольких компонент. Это активный слой, представляющий собой металлическую пленку, нанесенную на дифракционную призму. В свою очередь, анализируемый раствор находится в кювете, контактирующей с активным слоем. В систему также входит лазер (гелий-неоновый), а также детектор, представляющий собой фотодиод или иной измеритель мощности лазерного излучения. Путем углового сканирования снимается угловая зависимость поверхностно-плазмонного резонанса. Далее, эта зависимость обрабатывается в ПО, в результате будет вычислен показатель преломления исследуемого раствора. В ПО загружена калибровочная зависимость показателя преломления от концентрации исследуемого вещества в растворе. Сопоставляя измеренный показатель преломления с данной зависимостью, определяется искомая концентрация раствора.

Сенсор качественного состава вещества, содержащий призму с нанесенным слоем металла на одну из ее сторон, отличающийся тем, что призма выполнена в виде плоского оптического элемента - дифракционной призмы с микрорельефом с одной стороны и нанесенным слоем металла с другой.

Изобретение относится к области прикладной спектроскопии и аналитической химии, а именно к спектрометрии, спектроскопии и спектрофотометрии в ближней УФ-, видимой и ближней ИК-областях, а также к исследованию и анализу материалов с помощью оптической спектроскопии.

Установка и способ для измерения параметров набухания полимерной сферической гранулы // 2653086

Изобретение относится к области определения физико-химических свойств набухающих полимеров в растворах различных веществ, в частности для изучения кинетики набухания гидрофильных полимеров, используемых в качестве ионитов или сорбентов.

Способ и устройство контроля качества продукта // 2644439

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и описывает способ контроля качества продуктов путем сравнения оптических характеристик исследуемого продукта с соответствующими оптическими характеристиками эталонных продуктов и устройство, реализующее предлагаемый способ.

Способы определения характеристики изотипического состава иммунных комплексов и их применение при терапии и диагностике // 2634861

Группа изобретений относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использована для определения характеристики изотипического состава иммунных комплексов в образце биологической жидкости, полученном от субъекта.

Способ определения диэлектрической проницаемости металла в терагерцовом диапазоне спектра // 2634094

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения диэлектрической проницаемости металла в терагерцовом диапазоне спектра. Способ включает в себя возбуждение зондирующим пучком поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ) на плоской поверхности металлического образца, измерение длины распространения ПЭВ и определение ее фазовой скорости, расчет комплексного показателя преломления ПЭВ по означенным ее характеристикам и определение диэлектрической проницаемости металла путем решения дисперсионного уравнения ПЭВ для волноведущей структуры, содержащей поверхность образца.

Способ определения показателя преломления монохроматической поверхностной электромагнитной волны инфракрасного диапазона // 2629928

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа определения показателя преломления монохроматической поверхностной электромагнитной волны инфракрасного диапазона.

Способ определения показателя преломления оптически прозрачного материала // 2629695

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам оптико-физических измерений, основанных на эллипсометрии, и предназначено для определения показателя преломления оптически прозрачных материалов.

Способ и устройство для измерения волнового фонда офтальмологического устройства // 2626999

Изобретение относится к области для измерения физических свойств контактных линз. В заявленном устройстве для измерения волнового фронта офтальмологического устройства и способе, реализующем заявленное устройство, производят выравнивание системы волнового фронта офтальмологической линзы, содержащей устройство для измерения физической характеристики офтальмологического устройства, выполняют оптическое измерение оптической оправки и хранение этого измерения интенсивности оптической оправки в качестве справочного файла интенсивности.

Оптическое устройство для измерения показателя преломления прозрачных твердых веществ малой толщины и небольших размеров // 2615662

Изобретение относится к рефрактометрам. Оптическое устройство для измерения показателя преломления прозрачных твердых веществ образцов с толщиной 0,2-1 мм.

Способ контроля качества слоев многослойного ленточного сверхпроводника // 2584340

Изобретение используется для контроля качества многослойных сверхпроводников в процессе изготовления. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе изготовления ленточного сверхпроводника исследуемые поверхности облучают световым потоком и регистрируют параметры отраженного светового потока, по которым определяют показатели преломления слоев.