可以看出，加入光谱响应曲线因素后的入射角Φ3时能够获得比图3未加入光谱响应曲线因素时更大的灵敏度。
[0062]在入射角Φ4时，预设折射率范围内折射率边界值nl和n2分别对应SPR曲线4和4’，其中，折射率测量范围中折射率最小值nl对应SPR曲线4，最大值n2对应SPR曲线4’，折射率边界值nl和n2所对应的两个SPR共振波长均可以检测出，且均位于第一光谱响应曲线的波长范围内(600-850nm)，则可以看出，加入光谱响应曲线因素后的入射角Φ4时能够获得比图3未加入光谱响应曲线因素时更大的灵敏度。
[0063]在入射角Φ5时，预设折射率范围内折射率边界值nl和n2分别对应SPR曲线5和5’，其中，折射率测量范围中折射率最小值nl对应SPR曲线5，最大值n2对应SPR曲线5’，折射率边界值nl和n2所对应的两个SPR共振波长均可以检测出，且均位于第一光谱响应曲线的波长范围内(600-850nm)，则可以看出，加入光谱响应曲线因素后的入射角Φ5时能够获得比图3未加入光谱响应曲线因素时更大的灵敏度。
[0064]若再调整入射角，使得SPR波长向更长波长移动时，已经不能由SPR曲线检测得到凹陷(或者溢出第一光谱响应曲线600-850nm的波长范围导致噪声过大而数据不可信)，由此不能检测到共振波长，则入射角Φ5时所获得的即为最大的灵敏度。
[0065]本实施例中的判断单元是这样一种测量装置，其用于测量这些SPR信号，并且使得当所测量的噪声小于标准噪声值时，根据SPR曲线斜率来检测得到SPR共振波长值；并且，该测量装置还检测所得到的共振波长是否在预设的波长范围内。至于该判断单元的具体结构，基于本申请中对其原理和功能的详细介绍，本领域技术人员可以根据本申请的原理将其实现而无需再付出创造性的劳动而。
[0066]需要说明的是，上述五个入射角(第一入射角Φ1、第二入射角Φ2、第三入射角Φ3、第四入射角Φ4、第五入射角Φ5，其中Φ1>Φ2>Φ3>Φ4>Φ5)并非是穷举按照预设波长一步一步调整的所有过程，而仅仅是从调整过程中选取的例子来说明调整SPR共振波长的过程、判断的步骤和对灵敏度结果的影响，并不对本发明构成限制。
[0067]步骤(3)，在步骤(2)调整结束后，以当前入射角作为SPR传感器的最终入射角。
[0068]优选的，直接采集当前数据，通过光谱解析装置测量到的原始光谱数据来检测当前SPR共振波长值，作为传感器输出数据，则当前的SPR传感器具有比调整前更大的灵敏度。
[0069]图5是传统方法和本发明实施例中方法的灵敏度结果比较，其中传统方法是采用图3的理论模拟SPR系统的灵敏度(按照传统的光谱测量方法，去除光谱响应曲线的影响或作用，所得到如图3的SPR曲线，进行折射率测量的灵敏度)，和图4的实际SPR系统的灵敏度(有光谱响应曲线的影响或作用)。我们可以看到，在共振波长的不同位置，合适的光谱响应曲线都可以使系统的灵敏度增大，而且共振波长越长，增加的灵敏度越大。因此我们调整SPR传感器的入射角，使在所需的折射率测量范围内，SPR共振波长都在光谱响应曲线的波长尽量长的一端。这里需要注意的是，随着共振波长向长波长移动，SPR共振曲线的右半部会降得越来越低。这样SPR共振波长如果太长，则可能导致SPR共振曲线的右半边太低而影响共振波长的正常判断。因此我们需要寻求在SPR光谱曲线能正常判断出共振波长的前提下，在所需的折射率测量范围内，SPR共振波长都在光谱响应曲线的波长尽量长的一端。
[0070]本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1.一种提高SPR传感器灵敏度的方法，包含步骤: 步骤(I)，提供光源与探测器，获取所述光源与探测器的第一光谱响应曲线，其中，在该第一光谱响应曲线的波长范围内，光谱响应特性随波长增加而单调下降； 步骤(2)，调整SPR传感器的入射角，使在预设的折射率测量范围内，折射率最大值所对应的SPR共振波长达到第一光谱响应曲线的允许最大波长值； 步骤(3)，在步骤(2)调整结束后，直接选取当前选定的入射角作为SPR传感器的最终入射角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在预设的折射率测量范围内，预设折射率最小值所对应的SPR共振波长处于第一光谱响应曲线的波长范围内。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)可包含如下子步骤: 步骤(2-A)、调整SPR传感器的入射角，使预设范围内折射率最大值所对应的SPR共振波长、预设范围内折折射率最小值所对应的SPR共振波长移动到第一光谱响应曲线上的波长范围内； 步骤(2-B)、调整SPR传感器的入射角，使预设范围内折射率最大值所对应的SPR共振波长向长波长方向移动预设步长； 步骤(2-C)、由判断单元来判断预设折射率范围内折射率最大值所对应的SPR光谱曲线是否能正常检测出共振波长；若判断单元判断能正常检测出共振波长，则返回步骤(2-B)，若判断单元判断不能正常检测出共振波长，则进入步骤(2-D); 步骤(2-D)、调整SPR传感器的入射角，使预设范围内折射率最大值所对应的SPR共振波长向短波长方向移动预设步长。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在步骤(2-B)中，预设范围内折射率最小值所对应的SPR共振波长同时向长波长方向移动； 在步骤(2-D)中，预设范围内折射率最小值所对应的SPR共振波长同时向短波长方向移动。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 获取所述光源与探测器的整体光谱响应曲线，并在整体光谱响应曲线中选取第一光谱响应曲线； 其中，整体光谱响应曲线分为第一光谱响应曲线和第二光谱响应曲线，其中第一光谱响应曲线为整体光谱响应曲线中光谱响应特性随波长增加而单调下降的部分，第二光谱响应曲线为整体光谱响应曲线中光谱响应特性随波长增加而并非单调下降的部分。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述SPR传感器为光谱型SPR传感器。 优选的，通过更换样品来改变样品的折射率。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 在步骤(I)中，所述光源例如为卤钨灯、氙灯、LED。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 所述探测器例如为硅基(XD、CMOS、光电二极管阵列。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 优选的，预设步长为lnm、2nm、3nm、5nm、1nm或者20nm。10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括在步骤(3)调整结束后采集当前数据，通过光谱解析装置测量到的原始光谱数据来检测当前SPR共振波长值，作为传感器输出数据，则当前的SPR传感器具有比调整前更大的灵敏度。
【专利摘要】本发明涉及一种基于光谱响应曲线来提高表面等离子体共振传感器的灵敏度的方法。所述方法包含步骤：获得在所选波长范围内单调下降的第一光谱响应曲线；调整SPR传感器的入射角，使在预设折射率测量范围内，SPR共振波长都在光谱响应曲线的波长范围内且在尽量长波的一端；直接通过系统的原始光谱数据判断SPR共振波长位置，作为传感器输出数据，从而实现光谱型SPR传感器灵敏度的增大。
【IPC分类】G01N21/552, G01N21/41
【公开号】CN105203504
【申请号】CN201510603563
【发明人】刘乐, 陈振翎, 何永红, 郭继华
【申请人】清华大学深圳研究生院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月21日