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)的熒光團和金屬表面等離子體的近場耦合作用而建立起來的一種新型表面增強熒光技術(shù)。作為一種新型熒光技術(shù)，SPCE具有角度定向、高度偏振、波長分辨、距離依賴和背景抑制等獨特性質(zhì)，其與光學成像技術(shù)的聯(lián)用，在SPCE機理研究、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)狀及其在分析檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用;其次，從SPCE熒光成像技術(shù)的實現(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)上開展了RK模式的SPCE成像檢測。實驗結(jié)果表明，SPCE成像可獲得高度定向與偏振的熒光成像信號，所獲得的定向發(fā)射角度與理論模擬結(jié)果相吻合。同時，研究表明SPCE成像具有良好的熒光增強效果和背景抑制作用。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低廉，容易在普通實驗室實現(xiàn)，有利于SPCE成像技術(shù)的推廣與應(yīng)用。
　　 第三章RK模式SPCE成像增強效果研究。RK模式的SPCE成像可獲得良好的熒光增強效果。通過實驗與理論計算，結(jié)果表明SPC

4、E信號的收集角度范圍和所用棱鏡形狀對SPCE成像增強效果有較大的影響。通過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增強效果的影響，在銀基底表面獲得了5.3倍的SPCE成像增強效果。
　　 第四章RK模式SPCE成像與光譜雙通道檢測系統(tǒng)的研制及其在微陣列檢測中的應(yīng)用。通過設(shè)計上下同軸的雙旋轉(zhuǎn)臺結(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系統(tǒng)。該系統(tǒng)無需通過光束分光系統(tǒng)便可獲得實時、原位的SPCE成像與光

5、譜信息。通過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。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅可實現(xiàn)微陣列芯片的高通量成像檢測，還可獲得芯片中不同樣品點的熒光光譜信息。
　　 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)點與不足，利用上下同軸的雙旋轉(zhuǎn)臺結(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)。通過理論模擬與實驗優(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。實驗結(jié)果表明，與自由空間發(fā)射(FS)成像相比，SPCE成像可獲得增強的熒光信號，特別是在KR模式成像中，可獲得50倍增強的成像信號。此外，通過對比KR-SPCE與RK-SPCE或者表面等離子體場增強熒光(SPFS)與FS的成像信號，考察了表面等離子體的場增強效應(yīng)。
　　 第六章結(jié)語與展望?？偨Y(jié)了本論文研究工作的創(chuàng)新性，并對研究工作的