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表面等离子体共振的原理

2017-06-29 作者: admin

  表面等离子体共振(SPR)光谱技术是一种测量界面结构的高灵敏度的光学反射技术。它已成为生物传感,生物医学,生物化学,生物制药等领域的结合现象的标准测量技术。

  表面等离子体是一种存在电介质常量相反的两种介质(如:金属和绝缘体)界面的电荷密度震荡行为。这种电荷密度波与金属绝缘体界面处存在的边界TM极化电磁波有关。这种波的电场在界面处最大并舜逝在两种介质中。任何折射率的变化或结合事件都会带来SPR共振的变化。

表面等离子体共振原理

  表面等离子体的激发需要特殊的几何结构。实验证明,简单的反射实验无法激发表面等离子体。SPR共振的等离子体激发的必要条件是光的波矢kx 的投影与某个等离子体匹配。光在空气中的色散关系w(k)与相应的等离子体曲线互不相交。因此,金属-空气界面的的光反射不会导致等离子体的激发。一种技术可实现这种结构。如果光入射到折射率被空气高的介质中,直线的斜率就会下降,与等离子体色散的交叉就有可能发生。这就利用了所谓的Kretschmannn 结构。ATR 配置中使用棱镜实现角分辨功能是最为常见的设置。金属层位于棱镜的底部,反射强度测量时就可看出它是入射角Q的函数。角扫描以与波长改变相似的方式改变波矢kx 在棱镜基础上的投影。正是这种原因,人们误解的SPR 是:即使单波长激光入射到样品上也可使用SPR。

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