應(yīng)用：表面等離子體共振光譜

表面等離子體共振（SPR）光譜以及對(duì)應(yīng)的局部表面等離子體共振（LSPR）光譜，已被認(rèn)為是標(biāo)記化學(xué)和生物傳感以及納米結(jié)構(gòu)表征的寶貴工具。SPR光譜學(xué)常見的應(yīng)用是在生物傳感領(lǐng)域，尤其是鍵和力的研究，例如抗體-抗原相互作用。 另一方面，LSPR光譜主要用作痕量分子檢測(cè)的信號(hào)增強(qiáng)技術(shù)。

實(shí)例探究

光纖SPR探頭

現(xiàn)在，將SPR傳感器集成到光纖探頭中，可以在危險(xiǎn)環(huán)境中部署目標(biāo)傳感器。這些探頭通常是通過剝?nèi)ヒ徊糠止饫w的包層，然后在該部分上涂敷一層金屬膜層，然后再涂敷一層介電膜層來生產(chǎn)的。位于德里的印度理工學(xué)院的一個(gè)小組近發(fā)表了使用此類型探頭的研究結(jié)果，他們?cè)诠饫w芯上先鍍一層銀，然后再鍍一層氧化鋅用來檢測(cè)氯氣[1]。在他們的實(shí)驗(yàn)中，他們把Avantes公司的AvaLight-HAL鹵鎢燈發(fā)出的寬譜光耦合到探頭中。當(dāng)氯氣分子與氧化鋅相互作用時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生成氯化鋅，改變相對(duì)介電常數(shù)，從而改變表面等離子體的波長(zhǎng)。由于一小部分光可以在光纖的包層內(nèi)傳播，因此導(dǎo)致透過光譜發(fā)生變化，他們使用了Avantes公司的AvaSpec-ULS3648-USB2光纖光譜儀進(jìn)行了測(cè)量。下圖1顯示了測(cè)得的光譜隨氯氣濃度的變化，檢測(cè)范圍為10ppm至100ppm。

圖1：各種濃度的氯氣的透射光譜和峰值波長(zhǎng)移動(dòng)與氣體濃度的函數(shù)關(guān)系。[1]

LSPR的納米表征

LSPR光譜學(xué)是一種強(qiáng)大的表征工具，因?yàn)樗叨纫蕾囉陬w粒或基底材料的納米結(jié)構(gòu)。近，匈牙利的研究人員利用了LSPR吸收光譜的線寬高度依賴于納米顆粒均勻性這一事實(shí)進(jìn)行了一項(xiàng)科學(xué)研究[2]。在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員用濺射法鍍了四種不同厚度的金納米顆粒膜，其估計(jì)的膜層厚度分別為7.5 nm，12.5 nm，15 nm和30 nm。然后，他們使用Avantes公司的 Avaspec-ULS2048-4DT-USB2（四通道高分辨率光譜儀）和Avalight DHS氘-鹵素?zé)艄庠磥頊y(cè)量四個(gè)樣品在空氣（n = 1），水（n = 1.33）和油（n = 1.616）中的吸收光譜。從圖2中可以清楚地看出膜層厚度與表面等離振子共振光譜的FWHM之間的關(guān)系，表明隨著膜層厚度的增加，納米顆粒尺寸的變化自由度更高。

圖2：四種不同厚度的濺射法金納米顆粒膜的FWHM值與環(huán)境折射率的函數(shù)。[2]

總結(jié)

以上示例只是SPR和LSPR光譜許多應(yīng)用中的兩個(gè)，它們被廣泛用于從生物和化學(xué)傳感器到材料表征。此外，高分辨率、低噪聲的模塊化光纖光譜儀的出現(xiàn)使新型SPR和LSPR傳感器從實(shí)驗(yàn)室過渡到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。Avantes公司的AvaSpec光纖光譜儀非常適合集成到OEM系統(tǒng)中，特別是那些需要高速、連續(xù)測(cè)量（例如生物和化學(xué)危害品檢測(cè)）的系統(tǒng)。上面討論的所有光譜儀還有OEM版本的模塊，可以集成到即插即用的實(shí)驗(yàn)室傳感設(shè)備中，還可以作為現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的附加功能模塊。這些單元可以通過USB，以太網(wǎng)，以及Avantes AS7010 EVO電路板的本機(jī)數(shù)字和模擬輸入/輸出功能，可提供與其他設(shè)備的接口。此外，Avantes AvaSpec DLL軟件開發(fā)包以及在Delphi，Visual Basic，C＃，C ++，LabView，MatLab和其他編程環(huán)境中的示例程序，使用人能夠在自己的應(yīng)用程序中開發(fā)代碼。