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的信號增強技術(shù)。

實例探究

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)院的一個小組近發(fā)表了使用此類型探頭的研究結(jié)果，他們在光纖芯上先鍍一層銀，然后再鍍一層氧化鋅用來檢測氯氣[1]。在他們的實驗中，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，會導(dǎo)致生成氯化鋅，改變相對介電常數(shù)，從而改變表面等離子體的波長。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光纖光譜儀進行了測量。下圖1顯示了測得的光譜隨氯氣濃度的變化，檢測范圍為10ppm至100ppm。

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

LSPR的納米表征

LSPR光譜學(xué)是一種強大的表征工具，因為它高度依賴于顆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進行了一項科學(xué)研究[2]。在他們的實驗中，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量四個樣品在空氣（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，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傳感器從實驗室過渡到現(xiàn)場應(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)測量（例如生物和化學(xué)危害品檢測）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驗室傳感設(shè)備中，還可以作為現(xiàn)有實驗室設(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。