CN101371129A - 表面等离子体共振传感器以及利用其检测样品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学传感设备，包括：光源单元，其通过利用LCM提供具有p偏振分量和s偏振分量之间的连续调制的相位延迟的光束；参考单元，接收光束的第一部分，从而提供参考信号；SPR传感单元，接收光束的第二部分，从而引起由与样品相关联的SPR导致的p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟的变化；探针单元，接收SPR之后的光束，以提供探针信号；以及检测单元，连接至参考单元和探针单元，从而通过比较探针信号和参考信号，检测样品的特性。通过利用主动相位调制技术和微分相位测量，可达成化学和生物检测。

Description

表面等离子体共振传感器以及利用其检测样品的方法

技术领域

本发明涉及用于化学和生物检测的光学传感设备，更具体地，涉及表面等离子体共振(SPR)传感器，其通过采用液晶调制器(LCM)的双折射连续调制s偏振和p偏振之间的相位差，以提供简单而精确的SPR相位测量。

背景技术

SPR传感器已广泛用于各学科，如化学、生物化学、生物学、生物医学分析、污染监测和过程控制。

SPR是由沿着传导材料和非传导材料之间界面的表面等离子体波(SPW)的光学激发产生的。用于产生SPR的通常技术是将一束电磁辐射以大于临界角的入射角导入玻璃棱镜，从而使其产生全内反射。内反射在棱镜之外紧邻于表面的区域中产生渐逝电磁波。当在棱镜表面上沉积诸如金或银的传导性薄膜时，将形成表面等离子体。

已知的有多种利用SPR测量的光学传感器。这些传感技术主要涉及对反射波束的角度、波长或相位特性的分析，以获取SPR信息(Sensors and Actuators B(传感器和制动器B)，54，3-15，1999)。目前有两种最流行的传感方式。一种是角度询问方式，其利用了单色光源以及对反射光束在一定范围内的强度变化的测量。另一种是波长询问方式，其利用了宽带光源，并通过以固定的照射角度观察光谱强度变化而获得SPR信息。

事实上，SPR不仅影响反射光束的强度，还同时影响其光学相位。包括我们在内的研究人员发现，相位变化在SPR吸收区域附近具有较陡的倾斜(Optical Communication(光学通讯)，150，5-8，1998)。基于此性质，已推测出相位询问可提供极高的传感精度。

首个实际应用的SPR相位测量系统基于外差干涉测量法(Sensorsand Actuators B(传感器和制动器B)，35-36，187-191，1996)。其采用声光调制器(AOM)来调制频率高达140MHz的信号。为了获得相位信息，采用局部振荡器转换AOM的调制频率(10kHz)，从而产生相位计测量探针信号和参考信号之间的相位差。该文章还描述了，采用SPR测量，与传统方式相比，所估计的灵敏度提高了三倍。尽管这种传感方式可以由反射波束获取SPR相位信息，但这种设计在光学和电学部分过于复杂。在光学部分中，当两束光再次调制时，需要非常精确的光学校准，以保证可检测的干涉条纹的形式。在电学部分中，还需处理很多混合在信息中的高频杂信。另外，对声光调制器(AOM)的需求也提高了系统的复杂性和成本。

Later Guo等人(Applied Optics(应用光学)，37，1747-1751，1998)论证了一种很简单的外差相位传感系统，其采用频率稳定的塞曼激光。在Later Guo等人的系统中，利用了由于塞曼效应引起的s偏振和p偏振之间的自频转换，从而使s偏振和p偏振可相互干涉。因此，在光检测器中出现的拍信号提供了与SPR效应相关的相位的量。拍频信号的频率范围在几万赫兹到几兆赫兹之间。如此高的频率对于图像分析而言过快，除非采用昂贵的高速CCD照像机。因此，该技术只能应用于单传感器的设备中。

最近，Nikitin等人(Sensors and Actuators B(传感器和制动器B)，85，189-193，2000)应用了静态马赫-增德尔干涉仪(Mach-Zehnderinterferometer)，用于进行二维SPR相位成像。该设计主要的缺陷在于，系统对于光学部件的机械运动非常敏感。镜子的微小机械振动或温度的变化都会不可避免地引起光束移动，从而导致相位测量误差(Reviewof Scientific instruments(科学仪器评论)，73，3534-3539，2002)。

据报道，椭圆偏振法测量(Sensors and Actuators B(传感器和制动器B)，51，331-339，1998)也可提供SPR相位信息。但缺陷在于，该技术的过程更为烦琐。无论是采用白光还是激光束的椭圆偏振法装置都是运行速度缓慢的机器，其中需要包括极化分析器、波长分光计和测角器的多个机械部件，以机械地变换位置，从而获取信息。对于通常需要实时信号报告的SPR的应用而言，商用椭圆偏振计的缓慢速度是主要缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的装置，其可在二维水平实现精确的SPR相位测量，以分析样品的生物、生化或化学特性。

为了实现上述目的，本发明提供了利用通过液晶调制器(LCM)和微分相位测量技术的主动相位调制，以用于化学和生物检测的方法和SPR传感设备。

根据本发明的一个方面，光学传感装置包括:光源单元，光源单元包括:光源，发出包含p偏振分量和s偏振分量的光束，以及相位调制器，其对p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟进行调制；参考单元，用于接收并检测所述光束的第一部分，从而提供标志着已调制的相位延迟的参考信号；SPR传感单元，用于接收所述光束的第二部分，从而由与样品相关联的SPR引起p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟的变化；探针单元，用于接收通过所述SPR传感单元的光束，从而提供标志着由所述SPR传感单元引起的相位延迟的变化的探针信号；以及检测单元，在所述参考单元和所述探针单元之间耦合，从而通过比较所述探针信号和所述参考信号，检测所述样品的生物、生化或化学特性。

根据本发明的一个实施方案，相位调制器可以是LCM。液晶的取向可由LCM的驱动电压控制，从而可通过改变LCM的驱动电压而对p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟进行连续调制。

根据本发明的另一实施方案，光源单元可进一步包括起偏器，用于设定从光源发出光束的p偏振分量和s偏振分量之间的强度比，从而达到较高的信噪比。

根据本发明的另一方面，用于检测样品的生物、生化或化学特性的方法包括:发射包含p偏振分量和s偏振分量的光束；调制所述p偏振分量和所述s偏振分量之间的相位延迟；通过接收所述光束的第一部分，提供标志着相位延迟的参考信号；接收所述光束的第二部分，从而由与样品相关联的SPR引起所述p偏振分量和所述s偏振分量之间的相位延迟的变化；通过接收在与所述样品相关联的SPR之后的光束，以提供标志着相位延迟的变化的探针信号；以及通过比较所述探针信号和所述参考信号检测所述样品的生物、生化或化学特性。

如上所述，参考单元用于提供由LCM引入的相位延迟的信息，并且探针单元提供除了由LCM引起的相位延迟变化之外的、由SPR产生的相位延迟的变化的信息。将由探针单元和参考单元获得的相位值直接相减，得到SPR相位变化的测量结果。在本发明中，LCM的作用很重要，因为其可连续地调制相位延迟，这将导致s偏振和p偏振之间能够产生自干涉，从而在光束通过SPR传感器之前和之后所获取的信号(例如图像)转换为SPR微分相位信号。因此，可实现二维水平的精确SPR相位测量，从而可检测出由SPR传感器产生的相位延迟变化的任何局部变动。现已有具有固有的抗扰性的单光束干涉仪(即不需要分离的参考光束)。光学设置显得非常简单。

本发明的关键特征在于：i)采用微分相位测量技术，从而通过消除所有共有模式的相位噪声提高传感精确度，即，测量仅与由SPR效应引起的相位变化相对应；ii)采用通过LCM的主动相位调制技术，以主动调制光束，从而大幅降低系统硬件的复杂性。

本发明的SPR传感器具有多个优点。首先，其提供了对传感面的折射率变化的更高的灵敏度测量。其次，通过采用微分相位测量技术，提高了相位测量的稳定性，这减少了环境带来的干扰。第三，本发明可用于需要实时SPR相位成像测量的不同领域范围。第四，系统设计简单，光学和电学部件的成本低廉。第五，本发明易于应用在不同类型的SPR耦合方案中。第六，小尺寸和低能耗使其适于用在紧凑且轻便的系统中。

附图说明

图1为根据本发明的SPR传感器的方框图；

图2为图1所示的光学光源单元和参考单元的示意图；

图3为示出了图1所示的液晶调制器的原理的示意图；

图4a示出了图2所示的液晶调制器的一个实施方案的结构；

图4b示出了图2所示的液晶调制器的另一个实施方案的结构；

图4c示出了图2所示的液晶调制器的又一个实施方案的结构；

图5示出了相位延迟调制和液晶调制器的驱动电压之间的关系；

图6a和图6b示出了单程相位延迟方法和多程增强相位延迟方法的调制效率；

图7示出了根据本发明的棱镜耦合方案；

图8示出了根据本发明的SPR传感器的示意图；

图9示出了从探针单元和参考单元收集的典型波形；

图10示出了由不同浓度的甘油和水的混合物所得到的SPR相位测量结果，浓度的重量百分比分别为：0％，0.05％，0.1％，0.25％，0.5％，1％，2％，4％，8％和16％；以及

图11为示出了在一个小时的时间内测量的系统稳定的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方案来描述本发明及其众多优势。

图1示出了根据本发明的相位SPR传感器的实施方案。在该实施方案中，相位SPR传感器包括：光学光源单元100，其用于提供包含p偏振分量和s偏振分量的光束，在p偏振分量和s偏振分量之间具有已调制的相位延迟；参考单元200，其用于接收光束的一部分，以提供标志着已调制的相位延迟的参考信号；传感单元300，其用于接收光束的另一部分，从而引起由于与样品相关的SPR所产生的p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟的变化；探针单元400，其用于接收穿过SPR传感单元的光，从而提供标志着由SPR传感单元引起的相位延迟的变化的探针信号；以及检测单元500，其连接于参考单元和探针单元，从而通过比较探针信号和参考信号检测样品的特性。

如图2所示，光学光源单元100包括电磁辐射源101、起偏器102、相位调制器103和分束器104。

电磁辐射源101可包括气体激光器、固体激光器、激光二极管、发光二极管(LED)、宽带白光源或任何其他适当的电磁辐射源。优选地，在本实施方案中采用光学输出功率为12mW的线偏振氦氖激光器。要求辐射源101可发射包含s偏振分量和p偏振分量的光束，输出光束的偏振方向优选地被设定为与p偏振成45°。

提供起偏器102，从而通过改变起偏器102的偏振角，选择p偏振和s偏振之间的强度比。起偏器102的偏振角被设置为与p偏振的光轴成45°，从而获得在p偏振和s偏振相等的强度。

相位调制器103为用于调制p偏振分量和s偏振分量之间的光学相位延迟的液晶调制器(LCM)。LCM 103的快轴与p偏振或s偏振的光轴相匹配，以加大调制深度。调制原理如图3所示。LCM 103接收穿过起偏器102的光1300。光1300的p偏振分量1301和s偏振分量1302在LCM 103中的传播速度取决于LCM 103中液晶的取向。在此，液晶的取向可由LCM 103的驱动电压控制。也就是说，p偏振分量和s偏振分量1301和1302的传播速度可由驱动电压控制。例如，在LCM 103工作伊始，p偏振分量和s偏振分量1301和1302之间的相位延迟为Δ＝0。在p偏振分量和s偏振分量1301和1302在LCM 103中传播的过程中，两者间的相位延迟由Δ升至Δ1。并且，在穿过LCM103之后，对于p偏振分量和s偏振分量1301’和1302’产生已调制的相位延迟Δ2。此外，可通过逐步改变LCM 103的驱动电压连续改变已调制的相位延迟Δ2。根据该实施方案，LCM 103的驱动电压可在0至13V的范围内调节，并将LCM 103的频率设定为10Hz。

对相位延迟调制与LCM 103的驱动电压之间的关系进行测量并在图5中示出。可以理解，p偏振和s偏振之间的相位延迟和输入的驱动电压并不是线性关系。非线性特征可通过预先确定的数据变换软件程序容易地转换为线性函数。由样品中观测到的传统的SPR相位变化可高达2π。因此，本实施方案需要实现0到2π范围的相位延迟。由于π和3π的相位延迟会产生相同的干涉条纹图案，因此消除这种多值性的唯一方法就是连续地记录对光线产生的相位延迟量。而且，为了精确地检测相位延迟，相位延迟的调制深度应为多个2π的周期。这是因为利用预先确定的函数进行变形的最终信号波形将是截短的正弦波，而快速傅立叶变换将由该正弦波产生所需的微分相位检测。如果加大调制深度，即，增大被截短的正弦波覆盖的周期的数量，则可提高检测精度。我们提出了一些方案，从而通过以下简单的方式解决这个问题。

为了获得充分的相位延迟的调制深度，LCM 103可如下设置。

如图4a所示，LCM的第一实施方案包括一个液晶层1031。在该实施方案中，液晶层1031的厚度d应设置的足够大，从而保证相位延迟的足够的调制深度，从而还需要更大的驱动电压并进一步降低频率响应。

如图4b所示，LCM的第二实施方案包括堆叠在一起形成多层LCM 1033的两个或更多的液晶层1032。该实施方案不需要大的驱动电压，但是需要多个液晶层。

LCM的第三实施方案的配置如图4c所示。该实施方案的LCM1037包括设置于两个反射镜1034和1035之间的液晶层1036。反射镜1034和1035的位置是经仔细设定的，以使光线可由于在反射镜之间的反射而多次穿过液晶层1036，从而可增大相位延迟。根据该实施方案，调制深度实际依赖于光束穿过液晶层1036的次数。

图6a和图6b分别示出了根据单程方法和多程方法测量的信号轨迹。由图可知，多程方法效率较高，并且结构简单，这在本发明得到了论证。如图6a和6b所示的三角波形分别对应于LCM 1031和1037的驱动电压。在多程调制的情况下，由于光束折叠反射镜1034和1035将迫使光束多次穿过液晶层1036，所以总计的调制深度将相应地提高至单程情况的数倍。如图6b所示，信号轨迹在LCM驱动电压的每一个扫描周期中都经历更多的振荡。多程方法将确保检测到的信号轨迹包含更高水平的光谱信息，因此我们可以由信号轨迹获得更精确的相位测量结果。公知的是，LCM提供的延迟调制与驱动电压不成线性的比例关系。因此，在两种情况下由我们的设置所获得的信号轨迹与标准的正弦波形稍有区别。然而，当通过先执行两种信号轨迹所涉及的标准化而进行微分相位测量时，这种非线性不会对最终结果产生任何不利影响。然后，沿水平时间轴进行点态信号幅度相减。所得到的信号轨迹将呈水平直线形，其在竖直幅度轴上的位置与微分相位成比例。由LCM导致的非线性将自动消除。沿着水平线的任何微小变化都代表了相位抖动的噪音。通过对沿着该水平线的所有点求平均，得到最终的微分相位值。我们对所有的轨迹采用相同的程序处理，将确保不会将大的误差引入最终的微分相位值。

下面参照图2，可以是无色的载玻片的分束器104用于将光束分为两部分。一部分用于探针光束，仅占输出强度的4％的另一部分用于参考光束。可通过包括起偏器201和光电探测器202的参考单元200得到参考光束。如图2所示，起偏器201置于用于采集参考光束的光电探测器202之前。起偏器201设置为相对于p偏振的光轴成45°，以产生p偏振分量和s偏振分量之间的干涉。光电探测器202用于检测干涉并将干涉的光强变化转换成电信号。由于LCM 103可允许根据本发明的任意形式的相位延迟调制，因此，可以在延迟相位逐步连续增大时，利用光电探测器202，仅通过对SPR传感器表面进行实时监测而实现全场的SPR相位成像。根据本实施方案，光电探测器202可为光电二极管或光电荷耦合器件(CCD)。除了提供所需的参考延迟相位外，光电探测器202的输出还提供了LCM 103的温度特性的重要信息，该信息可在稍后用于为被测量的SPR相位提供温度补偿。

传感单元300用于接收另一部分，约96％的光束，以引起由于与样品相关的SPR所导致的p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟的变化。本领域技术人员可以理解，任何SPR耦合方案(如棱镜耦合、波导耦合和光栅耦合)都可以应用于本发明。在本实施方案中，优选地利用棱镜耦合方案(棱镜/金属层/样品)，其配置如图7和图8所示。在该配置中，棱镜耦合方案包括棱镜301、覆盖在棱镜的表面上作为传感表面的转换层302和与棱镜301相结合的样品流动腔304，样品流动腔304用于使样品303流过传感表面。棱镜301可由透明的介电材料制成，如塑料或玻璃，以提高光的动量，从而与SPW的动量相匹配。在本实施方案中，采用由BK7玻璃制成的达夫(dove)棱镜。转换层302通常由传导性材料制成，如金或银。在本实施方案中，由于其良好的抗化学腐蚀性能而采用约48nm的薄金层。该层的厚度通常在20nm至80nm之间，依赖于应用场合和材料选择。样品303通常采用液体形式。在本实施方案中采用重量百分比从0％至16％浓度的甘油和水的混合物。样品流动腔304设计为用于允许样品303流进和流出腔304，并接触传感面。由于只有p偏振分量受SPR效应的影响，且s偏振分量保持不变，所以可根据样品的重量百分比的浓度，由SPR产生p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟的变化。

如图8所示，探针单元400用于通过接收SPR后的光从而提供标志着相位延迟变化的探针信号。与参考单元200类似，探针单元400包括起偏器401和光电探测器402。起偏器401被定向，以使得p偏振分量和s偏振分量可相互干涉。并且，光电探测器402用于获取光强的变化。依赖于所设计的应用，光电探测器402可以是光电二极管或光电荷耦合器件(CCD)。在本实施方案中，将硅光电二极管用作为光电探测器402。

如图8所示，连接于参考单元200和探针单元400之间的检测单元500包括相位计501和微处理器502。相位计501用于测量参考信号和探针信号之间的微分相位，从而使微处理器502能够根据微分相位确定样品的生物、生化或化学性质。

由探针单元和参考单元采集的典型的信号波形如图9所示。在由相位提取分析程序处理之后，从信号波形获得探针信号和参考信号之间的微分相位值。为了论证本发明的成果，进行具有范围从1.3330至1.3521的相应折射率单位(RIU)的、重量百分比从0％到16％的甘油和水混合物的浓度测量。试验的微分相位变化和甘油浓度的关系在图10中示出。根据该图，在最敏感区域，相位响应为1.7×10^-6RIU/度，并且如图11所示，还测量了系统稳定性，其在一小时内小于0.15°。使用该稳定性值作为相位分辨率，由此计算出的系统灵敏度为2.6×10^-7RIU。

根据本发明的SPR传感器通过利用LCM调制光束的相位延迟而在时域内产生所需的信号，从而大大减少系统硬件的复杂性。更为重要的是，消除了角度测量还使得能够对SPR传感器表面进行全场成像，这是二维传感器阵列所必需的。另外，可根据需要，通过信号平均很容易地提高信噪比。数字数据处理(例如窄带滤波)也可用于本发明，以提高测量精度。

以上描述了本发明的实施方案，可以理解，基本结构可以改变以产生其他的采用本发明的工艺和组成的实施方案。因此，应当认为本发明的范围由前述的权利要求限定，而不是由作为例子描述的具体实施方案限定。

Claims (24)

1.一种光学传感设备，包括：

光源单元，包括：

光源，发出包含p偏振分量和s偏振分量的光束，以及

相位调制器，其对p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟进行调制；

参考单元，配置为接收所述光束的第一部分，从而提供标志着已调制的相位延迟的参考信号；

SPR传感单元，配置为接收所述光束的第二部分，从而由与样品相关联的SPR引起p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟的变化；

探针单元，配置为接收通过所述SPR传感单元的光束，从而提供标志着由所述SPR传感单元引起的相位延迟的变化的探针信号；以及

检测单元，在所述参考单元和所述探针单元之间耦合，从而通过比较所述探针信号和所述参考信号，检测所述样品的生物、生化或化学特性。

2.如权利要求1所述的光学传感设备，其中所述相位调制器是液晶调制器，并且用所述液晶调制器对相位延迟进行连续调制。

3.如权利要求2所述的光学传感设备，其中所述液晶调制器包括一个液晶层。

4.如权利要求2所述的光学传感设备，其中所述液晶调制器包括叠在一起的两个或多个液晶层。

5.如权利要求2所述的光学传感设备，其中所述液晶调制器包括两个反射镜和设置在所述两个反射镜之间的液晶层。

6.如权利要求1所述的光学传感设备，其中所述光源单元的所述光源为气体激光器、固体激光器、激光二极管、发光二极管或宽带白光源。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的光学传感设备，其中所述光源单元进一步包括：

起偏器，用于选择从所述光源发出的所述光束的p偏振分量和s偏振分量之间的强度比；以及

分束器，用于将已调制的光束分为所述第一部分和所述第二部分。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的光学传感设备，其中所述参考单元包括：

起偏器，用于形成光束的所述第一部分的p偏振分量和s偏振分量之间的干涉；以及

光电探测器，其对所述干涉进行检测，并将所述干涉的光强变化转换为标志着相位延迟的参考信号。

9.如权利要求8所述的光学传感设备，其中所述光电探测器为光电二极管或光电荷耦合器件。

10.如权利要求1-9中任意一项所述的光学传感设备，其中所述传感单元包括：

棱镜；

转换层，覆盖在所述棱镜的表面上，以作为传感面；以及

样品流动腔，与所述棱镜结合，以允许所述样品流过所述传感面。

11.如权利要求1-10中任意一项所述的光学传感设备，其中所述探针单元包括：

起偏器，用于形成光束的所述第二部分的p偏振分量和s偏振分量之间的干涉；以及

光电探测器，其对所述干涉进行检测，并将所述干涉的光强变化转换为标志着由所述SPR传感单元引起的相位延迟的变化的探针信号。

12.如权利要求11所述的光学传感设备，其中所述光电探测器为光电二极管或光电荷耦合器件。

13.如权利要求1-12中任意一项所述的光学传感设备，其中所述检测单元包括：

相位计，用于测量所述参考信号和所述探针信号之间的微分相位；以及

微处理器，用于根据所述微分相位确定所述样品的生物、生化或化学特性。

14.一种检测样品的生物、生化或化学特性的方法，包括：

发射包含p偏振分量和s偏振分量的光束；

调制所述p偏振分量和所述s偏振分量之间的相位延迟；

通过接收所述光束的第一部分，提供标志着相位延迟的参考信号；

接收所述光束的第二部分，从而由与样品相关联的SPR引起所述p偏振分量和所述s偏振分量之间的相位延迟的变化；

通过接收由SPR产生在所述样品之后的光束，以提供标志着相位延迟的变化的探针信号；以及

通过比较所述探针信号和所述参考信号检测所述样品的生物、生化或化学特性。

15.如权利要求14所述的方法，其中利用液晶调制器，通过改变所述液晶调制器的驱动电压，对相位延迟进行连续调制。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述液晶调制器的所述驱动电压在0V至13V之间变化，并且所述液晶调制器的频率被设定为10Hz。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述液晶调制器包括一个液晶层，所述液晶层的厚度设计为使得所述液晶调制器的调制深度大于2π。

18.如权利要求15所述的方法，其中所述液晶调制器包括叠在一起的两个或多个液晶层，以形成多层调制器，并且所述液晶层的数量和每一个液晶层的厚度设计为使得所述液晶调制器的调制深度大于2π。

19.如权利要求15所述的方法，其中所述液晶调制器包括两个反射镜和设置于所述两个反射镜之间的液晶层，并且所述液晶层的厚度以及所述液晶层和所述反射镜的位置设计为使得所述液晶调制器的调制深度大于2π。

20.如权利要求1-19中任意一项所述的方法，其中发射光束的步骤进一步包括选择所述p偏振分量和所述s偏振分量之间的强度比。

21.如权利要求1-20中任意一项所述的方法，其中提供参考信号的步骤包括：

依靠起偏器产生所述光束的所述第一部分的p偏振分量和s偏振分量之间的干涉；以及

将所述干涉的光强变化转换为所述参考信号。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述参考信号用于监测温度变化的影响。

23.如权利要求1-22中任意一项所述的方法，其中接收所述光束的第二部分以引起相位延迟的变化的步骤包括：

允许所述样品流过SPR传感器的腔；以及

使所述光束的所述第二部分穿过所述SPR传感器，以使得所述光束的所述第二部分的p偏振分量和s偏振分量之间的相位延迟由于所述SPR传感器的SPR而变化。

24.如权利要求1-23中任意一项所述的方法，其中提供探针信号的步骤包括：

依靠起偏器产生SPR之后的光束的p偏振分量和s偏振分量之间的干涉；以及

将所述干涉的光强变化转换成所述探针信号。

25.如权利要求1-24中任意一项所述的方法，其中检测所述样品的生物、生化或化学特性的步骤包括：

测量所述参考信号和所述探针信号之间的微分相位；以及

根据所述微分相位确定所述样品的生物、生化或化学特性。

Images