有面等離子體耦合發(fā)射熒光成像系統(tǒng)的研制.pdf

1、表面等離子體耦合發(fā)射熒光法(SurfacePlasmonCoupledEmission，SPCE)是利用激發(fā)態(tài)的熒光團(tuán)和金屬表面等離子體的近場(chǎng)耦合作用而建立起來(lái)的一種新型表面增強(qiáng)熒光技術(shù)。作為一種新型熒光技術(shù)，SPCE具有角度定向、高度偏振、波長(zhǎng)分辨、距離依賴和背景抑制等獨(dú)特性質(zhì)，其與光學(xué)成像技術(shù)的聯(lián)用，在SPCE機(jī)理研究、蛋白質(zhì)免疫分析和生物組織成像等領(lǐng)域方興未艾，具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文致力于研制表面等離子體耦合發(fā)射熒光成像系統(tǒng)，

2、并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展相關(guān)研究。論文分為六章:
　　 第一章緒論。該章首先闡述了SPCE的原理、熒光發(fā)射性質(zhì)、SPCE光譜的發(fā)展現(xiàn)狀及其在分析檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用;其次，從SPCE熒光成像技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式及其應(yīng)用方面，概括介紹了SPCE成像技術(shù)的發(fā)展;最后提出本論文的研究設(shè)想。
　　 第二章棱鏡型反Kretschmann(RK)模式SPCE成像系統(tǒng)的研制。利用RK模式的簡(jiǎn)單性，研制了基于棱鏡耦合元件結(jié)構(gòu)的SPCE成像系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)

3、基礎(chǔ)上開(kāi)展了RK模式的SPCE成像檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SPCE成像可獲得高度定向與偏振的熒光成像信號(hào)，所獲得的定向發(fā)射角度與理論模擬結(jié)果相吻合。同時(shí)，研究表明SPCE成像具有良好的熒光增強(qiáng)效果和背景抑制作用。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，容易在普通實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)，有利于SPCE成像技術(shù)的推廣與應(yīng)用。
　　 第三章RK模式SPCE成像增強(qiáng)效果研究。RK模式的SPCE成像可獲得良好的熒光增強(qiáng)效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算，結(jié)果表明SPC

4、E信號(hào)的收集角度范圍和所用棱鏡形狀對(duì)SPCE成像增強(qiáng)效果有較大的影響。通過(guò)考察不同厚度的二氧化硅電介質(zhì)間隔層和不同金屬基底對(duì)增強(qiáng)效果的影響，在銀基底表面獲得了5.3倍的SPCE成像增強(qiáng)效果。
　　 第四章RK模式SPCE成像與光譜雙通道檢測(cè)系統(tǒng)的研制及其在微陣列檢測(cè)中的應(yīng)用。通過(guò)設(shè)計(jì)上下同軸的雙旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，研制了基于棱鏡結(jié)構(gòu)的RK模式SPCE成像與光譜雙通道檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)無(wú)需通過(guò)光束分光系統(tǒng)便可獲得實(shí)時(shí)、原位的SPCE成像與光

5、譜信息。通過(guò)光漂白法制備羅丹明B（RhB）染料微陣列芯片，將SPCE成像與微陣列技術(shù)相結(jié)合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅可實(shí)現(xiàn)微陣列芯片的高通量成像檢測(cè)，還可獲得芯片中不同樣品點(diǎn)的熒光光譜信息。
　　 第五章KR/RK雙模式SPCE成像系統(tǒng)的研制。綜合考慮Kretschmann(KR)與RK模式SPCE各自的優(yōu)點(diǎn)與不足，利用上下同軸的雙旋轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，研制了基于棱鏡構(gòu)型的KR與RK雙模式的SPCE成像系統(tǒng)。通過(guò)理論模擬與實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，選擇合

6、適的金屬基底，結(jié)合光漂白法制備RhB染料微陣列芯片，分別考察了KR與RK雙模式的SPCE成像檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與自由空間發(fā)射(FS)成像相比，SPCE成像可獲得增強(qiáng)的熒光信號(hào)，特別是在KR模式成像中，可獲得50倍增強(qiáng)的成像信號(hào)。此外，通過(guò)對(duì)比KR-SPCE與RK-SPCE或者表面等離子體場(chǎng)增強(qiáng)熒光(SPFS)與FS的成像信號(hào)，考察了表面等離子體的場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)。
　　 第六章結(jié)語(yǔ)與展望?？偨Y(jié)了本論文研究工作的創(chuàng)新性，并對(duì)研究工作的