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『壹』 光纖spr-sers 的問題

ATR-SPR系統介紹

1.表面電漿共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）是一種光電現象， 應用於定量量測光學薄膜的折射率（折射率量測計）有極高的靈敏度， 無須標定（label-free）的優點更勝於一般的螢光檢測技術、色相層析法，更可動態地研究表面與分子間交互作用動力學（surface-molecule interactionkinetics），應用在化學及生物的檢測，包括化學氣體檢 測、廢水溶液、污染監控、免疫醫學等研究。2.典型的SPR設計如圖一所示。稜鏡(1)的一斜面(2)上鍍上50nm的金或銀膜(3)。單色的同調光源(4, TM mode)入射至另一切面，並以不同的入射角入射到在金屬(2)與稜鏡(1)的介面上。

1. Surface Plasmon Resonance(SPR) is an optic&photonic pheonmenon to be used for constant molecule measurement of refraction index unit( RIU, RU) of optical film, which is measured by RIU meter. SPR system has very high senstivity ,label-free character ,and can dynamically research the surface-molecule interaction kinetics. SPR system is applied to examination and measurement of chemical and biological molecule, which includes chemical gas examination and measurement , waste water solution, pollution control, mutation medicine, and so on. 2.The custom SPR design is like picture 1. One plate(1.2) of the prism(1.1) is covered with electrolyzed Au/Ag film. The simple and constantly frequent light source (1.4), TM mode, is the incident light. The simple and constantly frequent light enter one plate of the prism-typed all total reflection SPR(ATR-SPR). It's reflected by the interface between the substrate and bottom of the prism. Because of the change of the index of surface, the reflected light has different reflected angle. And with different incident angle, the light incidents on the surface between the metallic film(1.2) and the prism(1.1).

表面增強拉曼光譜術(surface enhanced Raman spectros,SERS)

就是在光子晶體（結構成色）的方式, 以黃光蝕刻的光罩在矽晶圓上形成周期性坑洞（air-hole）,由於形成周期性結構形成光子晶體, 而光子晶體在因一特定結構就有對幾個特定波長有加強反射的效果(光子晶體光譜), 受幾個特定波長加強反射而目視下就看見特定的顏色, 再將光子晶體表面鍍金Au薄膜, 主要在設定薄膜的厚度, 藉由薄膜的厚度只會對特定波長加強反射下, 更使得光子晶體的效果更為明顯, 因此稱為在表面鍍膜增強光子晶體拉曼光譜術.

拉曼散射光譜

以入射光的頻譜跟反射後散射光的頻譜所做比較的結果, 受分子鍵結振動的振動能,分子常溫有由氣體動力論的3RT/2動力能 ,之後常溫有受雙原子分子轉動的+RT轉動能, 再者高溫受分子鍵結振動的 +RT振動能階. 一般來說莫耳熱 ,單原子分子3R/2= 12.465 J/mole ,雙原子分子5R/2= 20.775 J/mole , 只有在高溫時受分子鍵結振動的振動能才會明顯起來(常溫0.1%的反應, 隨溫度上升振動能的比例上升), 在常溫常壓下,入射光的眾多光子中, 只有10^-6的光子會被碰到反應物的分子而散射成散射光, 而散射光中 99.9%是前後能量不變的Rayleigh scattering, 0.1%是能量改變Ramam scattering(拉曼散射), 而改變的能量就是此分子鍵結振動的振動能, 受不同分子鍵結的不同形成不同的拉曼散射光譜變化比較圖, 以作為不同分子間定性定量分析的數據, 在各方面的應用都很廣泛的分析方式.

藉由量測反射光(1.5)的光強，可以決定反射光強與入射角的函數關系。畫出這個SPR頻譜圖，在一特定的角度上會有一個極低的反射率。（如圖2所示） 3.在固定某一波長、溫度、金屬(1.2)厚度的條件下，這個特定角度只與流室(1.3)中的待測均質介質的折射率有關：如果折射率增加則這角度便會增加例如圖2所展示的曲線。 這個有效折射率的改變數可推算出流體中分析物的濃度。 4.以SiO2+Au的co-sputtering製作奈米級的粗糙金屬層(1.2)以產生表面增強拉曼散射（SERS,surface enhanced Raman scattering）效應。 在產生SPR的附近使用搭配光準直器(1.9)的光纖(1.7)以收集散射光，這散射光經過notch-filter將雷利散射光濾除，其餘的拉曼散射光由光纖導引至可攜式光譜儀（B&W, BTC1000），光譜儀的訊號以12bits數位編碼，由USB2.0介面即時傳輸並記錄於筆記型電腦。

5.以自行撰寫的視窗界面軟體搭配硬體，這套系統可以自動量得SPR頻譜，並計算出反射率為最小的SPR角度。 6.以熱電耦(1.8)加上自行設計的溫度控制電路將溫度誤差的控制小於0.01度並假設流體（具均質性）厚度遠大於金膜厚度，可得到有效折射率的誤差小於5*10-7RIU，這套系統可量得的最小濃度約為1pg/mm2，0.01度， 7.一個SPR頻譜積分時間與拉曼散射光強有關，由實驗數據估計完成一相對應的流體的有效折射率約需30秒，這個時間間隔遠大於一般化學分子與表面之間的相互作用時間，例如probe DNA與1μM 的target DNA的雜交作用時間約50~60分鍾。因此這套系統可以監測分子與表面之間的動態反應情況。 8.除了分析物的濃度之外，所量測的有效折射率也可能與分子結構變形有關。

另外，在probe DNA與1μM 的target DNA的雜交作用中，流體並非均質介質，因此有效折射率的變化不僅與流體濃度的改變有關而已，與上述 兩種因素相關。 9.拉曼光譜的量測可以判斷分子結構改變與否，減少一影響變數。透過儲存在電腦中的分子光譜資料庫的比對，更可即時檢測特定分子（例如病毒、微量毒物等）的存在與否。 10.可攜式的光譜 & SPR 感測器擴充了商用SPR感測器的功能，更具多功能與機動性，例如生化戰場上的微量生化戰劑的即時檢測、對抗恐布分子的炭疽病毒等。Portable SPR System Features， 1.線性CCD角度量測， 2.系統解析度~10-3 (5/ 3648 pixel =1.37*10-3)， 3.適用於氣/水系統， 4.可攜性體積小(320*190*125.5mm)， 5.低成本， 6.USB -Notebook連接System。

沒見過