专利汇可以提供并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及并行列扫描 光谱 型 表面 等离子体 共振成像方法及装置,其方法是:将宽带 光源 发出的光束变为一条细线形光束,使该细线形光束照射在SPR发生装置上,该装置出射光束经色散后,由二维光电探测装置探测,获得被测平面被照明的一条线形区域内的SPR光谱信息;平移该装置,用所述细线型光束扫描整个被测量平面,获得整个被测平面的全部列的SPR光谱信息;由计算机对全部列SPR光谱图像信息进行运算、处理,得到该装置中整个被测平面的折射率信息,生成一幅二维图片。本方法可得到直观的二维折射率分布信息,具有很高的折射率 分辨率 ;由于采用列扫描技术,具有大信息吞吐量的特点,广泛用于 生物 、化学领域,尤其适合各种生物芯片的检测。,下面是并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像方法及装置专利的具体信息内容。
1、一种并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像方法,其特征是包括 如下步骤:
a、将宽带光源发出的光束转变成一条细线形光束,使所述细线形光束 照射在SPR发生装置上,该装置的出射光束经由一个色散装置进行色散后, 由二维光电探测装置探测,获得该装置中被测平面被照明的一条线形区域 内的一列SPR光谱图像信息,然后传输到计算机存贮;
b、使所述SPR发生装置中的被测平面在该平面内沿垂直于照明区域 的方向平移,通过所述的线形光束扫描整个被测平面,并在这个过程中用 二维光电探测装置连续探测,获得整个被测平面的全部列SPR光谱图像信 息;
c、计算机对所述的全部列SPR光谱图像信息进行运算、处理,得到 所述SPR发生装置中整个被测平面的折射率信息,并生成一幅二维折射率 分布图片;
其中,计算机计算、处理所述整个被测平面的全部列SPR光谱图像信 息的过程包括以下步骤:
1)、取其中一幅图片;
2)、按照处理一列图像信息程序分析这幅图,得到一列折射率信息, 具体包括以下步骤:
2.1)、把二维光电探测装置得到的一幅图,按照二维光电探 测装置对不同波长的光谱响应曲线修正;
2.2)、取该图像的一行数据;
2.3)、拟合求得该行数据的最小值对应像素数;
2.4)、由像素数求得对应SPR共振波长;
2.5)、进而由SPR共振波长求得对应折射率;
2.6)、记录该行的折射率;
2.7)、取该图像的下一行数据,重复以上2.2)至2.6)的步 骤,直至对图片所有行的数据处理完毕,这样就得到了一列折射 率信息;
3)、记录这列折射率信息;
4)、重复以上1)至3)步骤,直至处理完所有图片,这样得到一个包 含折射率信息的二维数组;
5)、把折射率线性换算为灰度值,得到所测平面的定量折射率分布图。
2、根据权利要求1的并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像方法, 其特征是:在步骤a中,所述宽带光源发出的光由偏振器件转变成偏振光, 再经过一个含柱形镜的光学系统变成一条细线形光束。
3、根据权利要求1的并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像方法, 其特征是:在步骤b中,所述SPR发生装置是通过一可控移动平台平移的, 所述可控移动平台采用手动或自动控制方式。
4、根据权利要求1的并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像方法, 其特征是:所述SPR发生装置入射面侧的细线形光束、SPR发生装置反 射面侧的出射光束均通过光纤远距离传导。
5、并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像装置,包括SPR发生装 置(4)、入射臂、反射臂以及图像处理用计算机(7),其特征是:
所述SPR发生装置(4)是能够平移的,它安装在一个可控移动平台 (43)上;
所述入射臂设置于SPR发生装置(4)的一侧,它依次包括宽带光源 (1)、偏振器件(2)及产生一条细线形光束的含柱形镜的光学系统(3), 所述细线形光束射入SPR发生装置(4)的被测平面;
所述反射臂依次包括用于色散的色散装置(5)和二维光电探测装置 (6);二维光电探测装置的输出端与计算机(7)的相应输入端连接;
所述计算机(7)内安装图像处理软件,二维光电探测装置检测的每一 列SPR光谱图像信息均传输到计算机(7)存贮、并由图像处理软件按下述 步骤处理后,生成一幅二维折射率分布图片;
1)、取其中一幅图片;
2)、按照处理一列图像信息程序分析这幅图,得到一列折射率信息, 具体包括以下步骤:
2.1)、把二维光电探测装置得到的一幅图,按照二维光电探 测装置对不同波长的光谱响应曲线修正;
2.2)、取该图像的一行数据;
2.3)、拟合求得该行数据的最小值对应像素数;
2.4)、由像素数求得对应SPR共振波长;
2.5)、进而由SPR共振波长求得对应折射率;
2.6)、记录该行的折射率;
2.7)、取该图像的下一行数据,重复以上2.2)至2.6)的步 骤,直至对图片所有行的数据处理完毕,这样就得到了一列折射 率信息;
3)、记录这列折射率信息;
4)、重复以上1)至3)步骤,直至处理完所有图片,这样得到一个包 含折射率信息的二维数组;
5)、把折射率线性换算为灰度值,得到所测平面的定量折射率分布图。
6、根据权利要求5的并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像装置, 其特征是:所述的含柱形镜的光学系统(3)采用一个柱面凸透镜、或柱面 反射镜。
7、根据权利要求5的并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像装置, 其特征是:所述反射臂的色散装置(5)包括狭缝(51)、光栅(53)及光 栅前后的透镜(52、54)、或色散装置(5)采用一台光栅单色仪。
8、据权利要求5的并行列扫描光谱型表面等离子体共振成像装置,其 特征是:所述宽带光源(1)采用卤素灯、或发光二极管、或汞灯。
本发明属于光学成像检测技术领域,特别是涉及一种基于列扫描的光 谱型表面等离子体共振(SPR)技术的折射率成像方法和装置。
背景技术:
表面等离子体共振(surface plasmon resonance,简写为SPR)传感方法, 因其高灵敏和无需标记的特点,在生物和化学领域有广泛的应用。已经有 用点测量的SPR传感方法来研究蛋白反应、化学反应等的报道(Anal.Chem. 70(1998)2019-2024)。但是,随着基因阵列、蛋白阵列等生物阵列(即生 物芯片)的广泛应用,点的折射率传感越来越不能满足研究的需求,需要 有能够探测二维平面的方法——即成像检测。而传统的利用SPR的成像方 法(Nature 332 1988.615-616.),即SPM(surface plasmon microscopy),固 定入射平行光束的频率和入射角度,直接把反射光进行成像,所成的图像 灰度值与折射率的对应并不是线性关系,所以只能定性地说明折射率的变 化;而且这种方法只能测量变化不大的折射率范围,超过这个范围,两个 不同的折射率可能对应相同的灰度值;另外部分使用激光照明的这类装置, 由于激光的强烈相干性,会产生闪斑效应,严重影响成像效果。
于是,人们开始寻求其他利用SPR现象来成像的方法。Knobloch等人 使用白光照明的色散SPM开始了利用光谱SPR成像的研究(Appl.Phys. Lett.69,2336-23371996),但是这种方法跟普通SPM一样只能提供定性的 折射率信息;
Yuk等人用一束很细的白光光束,固定入射角照射在SPR装置上,激 发被测面上一个点的SPR,反射光用光谱仪分析得到该点的共振波长;二 维扫描平面上的各个点,得到整个平面的共振波长分布,从而计算得出整 个平面的折射率分布等其它信息(Proteomics 2004,4,3468-3476;Biosensors & Bioelectronics 20(11)2189-2196,2005)。这种方法能够定量地描述被测 面的折射率分布,但是这种方法采用一个点、一个点地扫描测量,这样测 量速度很慢,不能适应蛋白阵列等高通量测量的要求。
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