组成图示
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传感器类型
表面等离子共振(SPR)生物传感器
检测对象
DNA 微阵列（Yeast Y5 DNA 探针，手工点样于 Cr/Au 金膜表面，空气环境）；校准样品：空气（air）、NaCl 水溶液（1%–7%）
检测原理
系统采用Kretschmann构型，632.8 nm线形光束经偏振后入射到BK7棱镜-Cr/Au膜界面，激发金膜表面等离子体。当入射角满足共振条件时，p偏振反射光出现SPR谷。DNA探针或杂交产物在Au表面固定/结合后，改变界面附近折射率，使SPR共振角发生位移。面阵CCD同步记录一行内各点的角度谱，一维平移扫描得到二维折射率分布。偏振干涉利用p/s偏振相位差，通过四分之一波片和偏振器将SPR谷最小值压低，降低光强噪声。最终通过多项式拟合谷值位置获得共振角，实现无标记、高吞吐量的SPR检测。
检测灵敏度
灵敏度: 1.02 × 10^5 pixel/RIU（190°/RIU）；线性范围: 1.33287–1.34321 RIU（over 0.01 RIU）；RI分辨率: 1.4 × 10−6 RIU（正常）、4.6 × 10−7 RIU（长时间）
效应效果
偏振干涉与图像平均降低噪声：无PI时SPR角标准差0.35 pixel，PI延长曝光后0.19 pixel，平均2幅后0.14 pixel，平均50幅后4.7×10−2 pixel。系统正常RI分辨率1.4×10−6 RIU，长时间4.6×10−7 RIU，优于常规二维SPR成像传感器。空间分辨率优于40 μm，划痕半高宽小于1 pixel，显微宽度34和18 μm。3×7酵母Y5 DNA微阵列（4、2、1、0.75、0.5、0.25、0.1 μM，每点0.5 μl）成像清晰，浓度点可区分，PI图像更干净。角度探测线性范围宽，适合高吞吐微阵列分析。
传感器的构成
- 光源：红色LED（A，3 W，中心波长632.8 nm），提供激发光
- 准直与偏振光路：10×物镜（B）、针孔（C）、准直透镜（D）、带通滤光片（E，632.8 nm/10 nm）、线偏振片（F，消光比500:1）和柱面凸透镜（G），形成线形光束（H4）
- 换能基底：BK7直角棱镜（H1，RI=1.515），以Kretschmann构型激发SPR
- 金属修饰层：Cr粘附层与Au膜（H2，约2 nm Cr、40 nm Au），形成SPR敏感界面
- 识别元件：巯基化DNA探针（Yeast Y5片段，SH-Oligon-T18-CTCATGCCCATGCCGATGC），固定于Au表面
- 信号标记物：无（无标记SPR检测，不添加荧光/酶标记物）
- 信号降噪单元：四分之一波片（J）与偏振片（K），实现偏振干涉（PI），压低SPR谷值
- 扫描机构：一维平移台，移动棱镜/传感层，使线形光束平行扫描样品
- 读出单元：柱面凸透镜（I、L）、柱面凹透镜（M）和CCD相机（N，Q-imaging RETIGA EXi 1394，12 bit，1392×1040），记录角度谱与空间分布
中文摘要
本文报道了一种基于二维偏振干涉的平行扫描角度表面等离子共振（SPR）生物传感技术。该系统采用线形光束照明与一维平移扫描，使面阵CCD在单次成像中同时获得SPR角度谱和一维空间分布，从而实现高吞吐量的二维折射率成像。由于同一行内SPR角度谱被同步记录，光源强度随时间的波动不会增加角度定位噪声。偏振干涉技术利用p偏振与s偏振在SPR处的相位差，通过四分之一波片和偏振器将SPR谷值压低至接近零，从而降低与光强相关的噪声。在角度探测模式下，系统正常条件下（偏振干涉并平均2幅图像）的折射率分辨率为1.4×10−6 RIU，在更耗时的条件下（平均50幅图像）达到4.6×10−7 RIU。作者还检测了手工制备的酵母Y5 DNA微阵列，证明该技术可用于微阵列分析。
英文摘要
We describe a two-dimensional polarization interferometry based parallel scan angular surface plasmon resonance (SPR) biosensing technique. The method of line-shaped light illumination and parallel scan offers a high throughput. The simultaneous record of SPR angular spectrum enables the system to be unaffected by the time-dependent variation of the light source. The polarization interferometry technique lowers the minimum of the SPR dip and thereby reduces the noise related to the light intensity. Refractive index resolutions of 1.4 × 10(-6) refractive index unit (RIU) under normal condition and 4.6 × 10(-7) RIU under a more time-consuming condition are achieved in our angle interrogation based sensor. Meanwhile, a manually prepared DNA microarray has been detected, showing the potential applications of this technique in microarray analysis.