CN101910827A - 微电子传感器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在介质中的用于包含靶成分的检测体积中响应于入射辐射而提供消逝辐射的光学设备，该检测体积具有至少一个小于衍射极限的平面内维度(W1)。衍射极限由辐射波长和介质限定。消逝辐射由具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度W1的孔隙限定结构提供。检测体积在所述孔隙限定结构之间提供。此外，孔隙限定结构限定了最大平面内孔隙维度W2；其中所述最大平面内孔隙维度大于衍射极限。提供了一种源，其用于发射在光学设备处入射的具有一定波长且具有不平行于平面外法线方向的入射方向的辐射束，以便响应于光学设备处入射的辐射而在检测体积中提供消逝辐射。入射平面平行于最大平面内孔隙维度。

Description

微电子传感器设备

技术领域

本发明涉及用于检测靶成分的微电子传感器设备。

背景技术

在非均匀测定(assay)中，靶生物分子的浓度可以通过测量结合在传感器表面处的靶生物分子或珠[其代表靶生物分子]的表面浓度来确定。举例而言，可以考虑其中结合表面(衬底)覆盖有靶分子的竞争测定。珠可以覆盖有[对于靶分子]特异性抗体并且散布在包含靶分子的流体中。样本中的自由靶分子与用于结合到涂敷抗体的珠的传感器表面上的固定靶分子竞争。在低浓度的情况下，抗体与传感器表面处的靶分子结合的机会高于抗体与溶液中的靶分子结合的机会。通过测量结合在衬底处的珠的表面浓度，可以确定靶分子的浓度。然而，浓度的精确测量需要对溶液中的珠充分不敏感的高表面特异性检测方案。现有技术传感器利用了通过照射传感器表面(特别是所谓的线栅)上的子衍射受限孔隙(sub diffraction limited aperture)而产生的消逝场(evanescent field)，所述线栅具有限定大于衍射极限的最大平面内孔隙维度(dimension)以及小于衍射极限的最小平面内孔隙维度的孔隙限定结构。典型地，珠的检测体积在所述孔隙限定结构之间提供，从而这些珠通过与消逝场模式的电磁相互作用而提供可检测的辐射，例如发光辐射或者由于珠的存在而引起的传感器的反射率/透射率的变化。通常，线栅生物传感器的灵敏度取决于耦合到消逝检测体积中的输入/激发功率的百分率(fraction)。在其中照射相对于表面法线具有一定角度的照射模式下，耦合到检测体积中的功率将减少。存在提高激发效率而无需利用更高的强度检测靶成分的愿望。

发明内容

依照一个方面，提供了一种用于在介质中的用于包含靶成分的检测体积中响应于入射辐射而提供消逝辐射的光学设备，该检测体积具有至少一个小于衍射极限的平面内维度(W1′)。衍射极限由辐射波长和介质限定；消逝辐射由具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度W1的孔隙限定结构提供，并且检测体积在所述孔隙限定结构之间提供。此外，孔隙限定结构限定了最大平面内孔隙维度W2；其中所述最大平面内孔隙维度大于衍射极限。提供了一种光学引导设备，其用于将具有一定波长的辐射束引导成具有与平面外法线方向不同的入射方向，用于响应于光学设备处入射的辐射而在检测体积中提供消逝辐射。光学引导设备被设置成提供沿着最大平面内孔隙维度和平面外法线方向的入射平面。

在另一个方面中，提供了一种用于检测在孔隙中形成的检测体积中的靶成分的方法，该方法包括：发射在光学设备处入射的具有一定波长且具有与平面外法线方向不同的入射方向的辐射束，以及在介质中的用于包含靶成分的检测体积中响应于入射辐射而提供消逝辐射，该检测体积具有至少一个小于衍射极限的平面内维度(W1)，衍射极限由辐射波长和介质限定，其中消逝辐射由具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度W1的孔隙限定结构提供，并且其中检测体积在所述孔隙限定结构之间提供，其中孔隙限定结构此外还限定了最大平面内孔隙维度W2；其中所述最大平面内孔隙维度大于衍射极限。响应于来自源的发射的入射辐射，来自检测体积中存在的靶成分的辐射被检测。入射平面沿着最大平面内孔隙维度和平面外法线方向而设置。

本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例将是清楚明白的，并且将参照所述实施例进行阐述。

附图说明

图1示出了微电子传感器设备的设置；

图2示出了入射到图1传感器设备上的场分布的详细说明示意图；

图3示意性地示出了依照本发明的实施例；

图4示意性地示出了对于变化的入射平面的激发效率的说明性曲线图；

图5示意性地示出了依照优选实施例的入射光的光线路径；

图6示出了入射到玻璃空气界面上的偏振光的强度反射系数；以及

图7示意性地示出了依照本发明的方面的优选实施例。

具体实施方式

依照本发明的微电子传感器设备可以用于定性或定量检测靶成分，其中这些靶成分可以例如是生物物质，比如生物分子、复合体(complex)、细胞组分或者细胞。术语“标签和/或颗粒”应当表示具有某种属性(例如光学密度、磁化率、电荷)的颗粒(原子、分子、复合体、纳米颗粒、微米颗粒等等)。例如，靶成分是发光的或者可以限定不同于大于可以检测的介质折射率的折射率，从而间接地揭示出关联靶成分的存在性。

“靶成分”和“标签颗粒”可以是相同的。此外，依照本发明一个方面，微电子传感器设备可以包括以下部件：

a)该传感器设有多个具有小于衍射极限的第一最小平面内孔隙维度(W1)的孔隙限定结构，所述衍射极限(Wmin)由用于包含靶成分的介质如下限定：

Wmin＝λ/(2*nmedium)            (1)

λ为真空中的波长并且n_medium为线栅之前的介质的折射率。

在一个优选的实施例中，孔隙限定结构限定了与不透明材料(实例是诸如金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)、铝(Al)之类的金属)的厚片(slab)平行的第一和第二平面内矢量。第一(最小)平面内孔隙维度平行于第一平面内矢量并且第二(最大)平面内孔隙维度平行于第二平面内矢量。

此外，所述孔隙限定了衍射极限以上的第二平面内维度W2，并且存在由第一平面内矢量和垂直于第一和第二平面内矢量的第三矢量构成的透射平面以及由第二平面内矢量和前述第三矢量构成的反射平面。R偏振入射光是具有与透射平面正交的电场的光，被孔隙限定结构充分反射并且在孔隙内部产生消逝场。入射到依照本发明的孔隙限定结构上的T偏振光是具有与所述一个或多个孔隙的透射平面平行的电场的光，被孔隙限定结构充分透射并且在孔隙内部产生传播场。

在一些实施例中，所述传感器包括具有结合表面的载体，靶成分在所述结合表面处聚集。术语“结合表面”在这里主要被选择作为载体表面的特定部分的特称，并且虽然靶成分在许多应用中将实际结合到所述表面，但是情况不必一定如此。全部所需的是靶成分能够到达结合表面以便在那里聚集(典型地在由与靶成分关联、与它们和结合表面的相互作用关联、与它们的迁移率等关联的参数确定的浓度下)。载体优选地对于给定光谱范围的光，尤其是将在下面限定的光源发射的光具有高的透明度。载体可以例如由玻璃或者某种透明塑料制造。载体可以是可透过的；它对于在载体上提供的具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度(W1)的孔隙限定结构提供承载功能。

b)源，其用于将在下文中称为“入射光束”的辐射束发射到前述载体内，使得它至少在载体的结合表面处的研究区域中至少部分地反射。该光源可以例如是激光器或发光二极管(LED)，其可选地设有一些用于对入射光束定形和定向的光学器件。“研究区域”可以是结合表面的子区域或者包括整个结合表面；它典型地具有由入射光束照射的位点(spot)的形状。孔隙限定结构使得至少R偏振光被反射。响应于在所述结构处入射的辐射的R偏振分量，消逝辐射在所述孔隙之间形成的检测体积中产生。可选地，检测体积可以延伸到孔隙限定结构与载体之间形成的体积中。

c)检测器，其用于响应于来自所述源的发射的入射辐射而确定来自检测体积内存在的靶成分的辐射。该检测器可以包括任何适当的传感器或多个传感器，通过其可以检测给定光谱的光，例如光电二极管、光敏电阻器、光电池或者光电倍增管。在本说明书中使用术语光或辐射的地方，其意在包含所有类型的电磁辐射，尤其是取决于上下文，可见以及不可见电磁辐射。

所述微电子传感器设备可以用于定性检测靶成分，得到例如关于特定靶分子的简单二元响应(“存在”或“不存在”)。然而，优选地，该传感器设备包括用于根据检测的反射光定量确定研究区域中的靶成分的量的评估模块。这可以例如基于以下事实：由靶成分吸收或散射的消逝光波中的光量与研究区域中这些靶成分的浓度成比例。研究区域中靶成分的量反过来可以依照相关结合过程的动力学指示与孔隙连通的样本流体中的这些成分的浓度。

转向图1，示出了微电子传感器设备100的总体设置。该设备的中心部件是载体11，其可以例如由玻璃或透明塑料(比如聚苯乙烯)制成。载体11被定位成紧邻其中可以提供具有要检测的靶成分(例如药物、抗体、DNA等等)的样本流体的样本室2。此外，室2可以由直立壁111限定，这些直立壁在一个优选的实施例中连续地重复以便形成多个相邻壁111，从而形成例如用于微生物测定的孔板(well-plate)。样本还包括颗粒10，例如带电或荧光颗粒，其中这些颗粒10通常利用用于特异性结合前述靶成分的结合部位(例如抗体)功能化(为了简单起见，图中仅示出了颗粒10)。也可以使用其他的标签颗粒，例如超顺磁性珠。

在这个实施例中，载体11与样本室2之间的界面由称为“结合表面”12的表面形成。该结合表面12可选地可以涂敷捕获元素(例如抗体、配体)，这些捕获元素可以特异性结合所述靶成分。

所述传感器设备100还包括光源21，例如激光器或LED，其产生透射到载体11中的入射光束101。入射光束101到达结合表面12。来自靶成分的辐射102离开载体11并且由光检测器310(例如光电二极管)检测。可替换地，光检测器310可以确定反射光束102的功率/能量(例如由该光束在整个光谱内或者在光谱的特定部分内的光强度表示)。耦合到检测器310的评估和记录模块32评估并且可选地在观察时段内监控这些测量结果。在载体表面12上，以带20的形式提供不透明材料，优选地金属(例如金(Au)、银(Ag)、铬(Cr)、铝(Al))的厚片，其限定具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度(W1)的线栅，所述衍射极限由波长与包含靶成分10的介质2的折射率的2倍之比限定。入射角α2原则上可以从0变化到90°。应当指出的是，入射平面位于如图1中所示的纸平面内。由于孔隙的衍射受限性质的原因，在研究体积13内(参见图2)，形成消逝场，其可以被选择性地干扰，这归因于被载体表面12结合的或者至少在检测体积4内孔隙限定结构20产生的消逝场的影响范围内的颗粒的存在。

图1示出了所述表面设有多个孔隙限定结构(20)。特别地，在所示的实施例中，这些结构可以由限定孔隙W1的金属导线或带(20)提供。典型地，这些带形成为伸长平行导线(20)的周期性结构。这种结构典型地称作线栅。尽管本发明可以应用于周期性结构(光栅结构)，但这不是必需的，事实上，该结构也可以是非周期性的或者准周期性的。最小维度的孔隙维度(W1)或者(如果适用的话)光栅周期Λ典型地小于衍射极限，该衍射极限由入射光束的主波长或者波长段以及用于包含靶成分的介质限定。优选地，入射光束排他性地由具有衍射受限波长以上的波长的辐射构成，该衍射受限波长定义为最小孔隙维度(W1)的2倍乘以包含靶成分(10)的介质(2)的折射率。孔隙限定结构(例如线栅技术)的良好属性在于，孔隙内部的光可以通过切换输入光的偏振相当容易地从消逝模式(如图2所示)切换到传播模式，这允许实现表面特异性测量和整体测量(bulkmeasurement)。

珠10的典型尺寸大约为10-1000nm。由铝制成的用于红色激发光(例如具有632.8nm的波长的HeNe激光)的线栅的典型参数是140nm的周期(对于该波长，水中衍射极限的50％)；50％的占空比以及160nm的高度。对于这些参数而言，填充了水的孔隙中的(1/e)强度衰减长度仅为17nm。对于这些参数而言，最大珠尺寸(即“恰好”适合导线之间的空间的珠)限制为稍小于70nm。

举例而言，考虑具有200nm的直径的珠的情况。对于该直径而言，580nm的周期和2/3的占空比是合理的选择；导线之间的开口387nm。为了避免传播透射光的衍射级，光栅周期应当低于水(1.33的折射率)中的衍射极限：对于580nm的周期，这意味着入射光的波长为至少1540nm。对于1600nm的波长和600nm的厚度，这导致109nm的(1/e)强度衰减长度以及250的背景抑制(对于线栅上面的整体)。

图2更详细地示出了图1的研究区域13。可以看出，次优消逝激发强度归因于以下事实：到来的光的相前(phase front)不一定平行于通过线栅的狭缝传播的消逝模式的相前。激发效率(其为转换成狭缝的消逝模式的入射功率的百分数)大致与入射电场(E1；其为在相对于衬底-线栅界面法线的一定角度(α2)下传播的平面波)在线栅输入面(input facet)上的投影和狭缝基本消逝模式的电场(E2)之间的重叠积分(overlap integral)成比例，这意味着激发效率与cos(α2)成比例并且与小于1的前因子成比例，所述前因子说明入射场沿着所述平面内维度W1的投影的相位变化。结果，激发效率随着角度α2的增大而降低。

图2中入射束(101)的入射平面位于纸平面内，出于清楚的原因，反射束未示出。入射平面因此平行于孔隙限定结构——金属导线(20)的最小宽度维度并且平行于第三矢量，该第三矢量指向与指向最小宽度方向的第一矢量和指向孔隙的最大宽度方向的第二矢量垂直的方向。由于入射平面与最大平面内孔隙维度W2(其在垂直于纸平面的方向取向，参见图3)正交并且平行于最小平面内孔隙维度W1，因而孔隙(20)之间形成的消逝模式(E2)的激发效率按照依赖于入射辐射(101)的相前(E1)与消逝模式(E2)的相前之间形成的入射角(α2)的余弦因子和前述前因子降低。所述平面波(场分布，E1)经由衬底(1)入射到具有导线(20)的线栅上。导线20之间的每个狭缝支持在角度(α2)下传播的入射平面波激发的消逝模式(场分布，E2)。

图3示出了依照本发明一个方面的第一实施例。在该示意图中，处于带(20)之间的检测体积(未示出)内的珠(10)以透视模式示出。在该实施例中，测量由于消逝体积内珠(10)的存在而增大的散射。可替换地，可以测量来自靶成分(10)的其他类型的辐射，例如，靶可以是发光的。在该实施例中，检测器(22)被设置成检测来自靶(10)的辐射(105)。束(105)通过透镜(21)成像到检测器表面(22)上并且因而与镜面反射光束(102)分离以便指示靶成分(10)的存在性。特别地，消逝场内珠(10)的存在导致散射(105，106)。特别地，通过使检测开口(22)远离镜面反射束(102)取向，通过在大于成像透镜(21)的数值孔径(NA)的角度下照射线栅，反射光与散射光(105)空间分离。当在这种反射模式下使用线栅时，即在不与衬底的法线垂直且具有用于收集产生的散射或荧光的透镜(21)的NA之外的角度的角度下照射线栅样本时，到来的光(101)的相前与狭缝支持的消逝模式的相前平行，这归因于束101在平行于最大平面内孔隙维度(W2)且平行于与最小(W1)和最大(W2)平面内维度垂直的第三矢量的入射平面内入射到载体11和消逝场发生结构20上。结果，提高了检测的消逝激发功率/强度。

由于入射波与狭缝消逝模式之间的角度而降低的激发效率的问题相应地可以通过实现入射波和狭缝消逝模式的波前基本上平行并且具有横截孔隙限定结构的透射平面(由W1方向上的第一矢量以及与方向W1和W2垂直的第三矢量限定)的偏振来解决。这归结为基本上平行于孔隙限定结构的反射平面的入射平面以及基本上平行于入射平面的偏振。

这种配置的附加优点在于，入射光相对于衬底与衬底之前的介质(其典型地为空气)之间的界面是TM偏振的。

界面处的布儒斯特角(Brewster angle)由[2]给出：(2)。

n_substrate和n_incident为衬底和入射介质(在大多数情况下为空气)的折射率。使用斯涅尔定律，可以证明，以布儒斯特角入射的光导致光在衬底中以关于衬底-空气界面的布儒斯特角传播。换言之，以布儒斯特角照射导致入射介质(空气)-衬底以及衬底-入射介质(空气)界面处的零反射。因此，光学引导设备(21，31)被设置成提供沿着最大平面内孔隙维度且沿着平面外法线方向的入射平面。措词“沿着”在这里用来表示所述方向基本上平行于最大平面内孔隙方向和平面外法线方向，即优选地在离所述方向10度以内，更优选地在离所述方向5度以内，最优选地在离所述方向1度以内。

图4示出了说明针对若干入射平面的消逝模式的激发效率的曲线图，所述入射平面基本上平行于衬底线栅界面的法线并且垂直于线栅的导线(虚线)以及基本上平行于线栅的导线(实线)。在该实例中，线栅由具有周期140nm和占空比50％的铝导线形成。线栅在玻璃衬底上提供；线栅上有水并且由具有632.8nm的波长的辐射照射。结果表明，激发效率对于基本上平行于线栅与衬底之间的界面的法线并且基本上平行于线栅的导线的入射平面以及当然基本上平行于入射平面的电场是最优的。对于大致等于布儒斯特角的入射角(α2＝34.5度)，平行于导线和所述法线的入射平面导致57％的激发效率，这实际上稍大于线栅的占空比。

图5示出了一个实施例，其中寄生反射对于入射束101是最小化的。为此目的，优选地入射方向与法线方向之间的入射角被设置成提供偏振辐射，其中电场矢量沿着入射平面，即优选地偏振辐射的电场与入射平面之间的角度小于10度；更优选地小于5度；最优选地小于1度。典型地，这导致相对于入射平面，具有强度小于总强度的2％的平面外电场矢量，其典型地可以通过等于布儒斯特角或者处于围绕布儒斯特角7°的范围内的入射角来提供。因此，通过将入射光的角度α1设置成大约空气-衬底界面的布儒斯特角，通过将入射平面设置成基本上平行于导线以及所述孔隙限定结构(导线)之间的界面的法线，并且通过具有基本上平行于入射平面的入射光的偏振，寄生反射最小化并且激发光的强度最优化。其他情况下将出现的衬底与衬底之前的介质之间的界面处的寄生多次反射可以通过针对TM偏振光(即入射束101与反射束102之间形成的入射平面内的电场)以及一组给定的折射率实现这点来抑制，存在其中反射为零的角度(所谓的布儒斯特角)。因此，用于抑制寄生反射的布置利用布儒斯特角下且偏振的光照射线栅样本，使得电场处于入射平面内。线栅的导线之间的空间中消逝场的产生要求电场的分量基本上平行于线栅的反射平面。这意味着寄生反射可以通过其中入射平面(入射平面基本上平行于入射光、反射光(102)和透射光的波矢量)基本上平行于线栅与衬底(11)之间的界面的法线并且基本上平行于线栅的孔隙限定结构(即导线20)的最大维度(W2)的布置来消除。

虚线箭头表示电场的取向，其处于入射平面(纸平面)内并且其在平行于衬底(垂直于纸平面)的平面上的投影平行于线栅的导线(20)的长(衍射极限以上)平面内方向。

图6给出了TE和TM偏振光的强度反射系数与空气-玻璃和玻璃-空气界面的入射角的函数关系的实例。对于具有一定折射率(1.457)且光经由空气入射的玻璃衬底，我们发现布儒斯特角在空气-衬底界面处为55.7度并且在衬底-空气界面处为34.5度。使用入射介质-衬底和衬底-入射介质界面处反射系数的幅度对于入射介质和衬底中的给定传播角度相同这一事实，可以看出，反射系数对于42-64度之间的入射角α1非常小(小于1％)。对于TE偏振光，发射系数高得多；7-20％(对于42-64度的入射角而言)。

因此，优选地，对于其中i)入射平面平行于孔隙限定结构(即导线)与衬底之间的界面的法线并且平行于线栅的孔隙限定结构的第二维度(其沿着导线的长方向)；ii)偏振使得电场平行于入射平面；并且iii)入射角接近布儒斯特角的配置，寄生杂散反射可以最小化并且激发效率(对于该特定入射角)可以最优化。

图7示出了一个可替换的实施例，其中光栅用来将入射光的角度转换成等于大约布儒斯特角的角度。特别地，光栅(31)附接到透明载体(11)的顶面。光栅阶次与载体11的界面的布儒斯特角相应。通过这种方式，入射束101经由光栅31引导到固定在载体(11)的相对部位的孔隙限定结构(20)。出于清楚的原因，图中仅示出了光栅31的单个透射阶次。采用法向入射光，将光栅阶次(m)与布儒斯特角匹配限定了光栅周期：

$\mathrm{\Λ}=\mathrm{m\λ}\frac{\sqrt{n_{\mathrm{incident}}^2+n_{\mathrm{substrate}}^2}}{n_{\mathrm{incident}}{n}_{\mathrm{substrate}}}---\left(3\right)$

对于l＝632.8nm的入射波长以及折射率nsubstrate＝1.457的玻璃衬底，这导致光栅周期Λ＝768nm以便将一阶与光栅的布儒斯特角匹配。通过调节光栅的厚度和形状，可以最优化衍射图案，使得基本阶次(m＝0)最小化。

举例而言，对于具有1500nm高度的闪耀光栅，我们发现衍射效率的最小值为27.5％的基本阶次，衍射效率的最大值为68.5％的正一阶(m＝+1)并且负一阶(m＝-1)只有4％。

依照本发明的设备和方法可以用作用于小样本体积的快速、鲁棒且易于使用的医护点(point-of-care)生物传感器。反应室可以是与紧凑读取器一起使用的一次性用品，包含所述一个或多个场发生装置以及一个或多个检测装置。此外，本发明的设备、方法和系统可以用在自动化高吞吐量测试中。在这种情况下，反应室为例如适合自动化仪器的孔板或者小容器(cuvette)。

本领域技术人员在实施要求保护的本发明时，根据对于所述附图、本公开内容以及所附权利要求书的研究，应当能够理解并实施所公开实施例的其他变型。最后，应当指出的是，在本申请中，措词“包括/包含”并没有排除其他的元件或步骤，“一”或“一个”并没有排除复数，并且单个处理器或者其他单元可以实现若干装置的功能。本发明存在于每一个新颖的特性特征以及特性特征的每一种组合之中。此外，权利要求中的附图标记不应当被视为对其范围的限制。

Claims (11)

1.一种用于在介质中的用于包含靶成分(10)的检测体积(4)中响应于入射辐射(101)而提供消逝辐射(E2)的光学设备(100)，该检测体积(4)具有至少一个小于衍射极限的平面内维度(W1)，衍射极限由辐射波长和介质(2)限定，其中消逝辐射(E2)由具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度(W1)的孔隙限定结构(20)提供，并且其中检测体积在所述孔隙限定结构(20)之间提供，其中这些孔隙限定结构还限定最大平面内孔隙维度(W2)；其中所述最大平面内孔隙维度大于所述衍射极限；以及一种光学引导设备(21，31)，其用于将具有一定波长的辐射束引导成在光学设备(100)上具有与平面外法线方向不同的入射方向，用于响应于该光学设备处入射的辐射而在检测体积(4)中提供消逝辐射，其中光学引导设备(21，31)被设置成提供沿着最大平面内孔隙维度和平面外法线方向的入射平面。

2.依照权利要求1的光学设备，其中孔隙限定结构(20)包含不透明材料。

3.依照权利要求1的光学设备，其中光学引导设备(21，31)被设置成提供具有沿着入射平面的电场矢量的偏振辐射。

4.依照权利要求3的光学设备，其中光学引导设备被设置成将入射方向与平面外法线方向之间的入射角设置在离布儒斯特角+/-7度的范围内。

5.依照权利要求1的光学设备，还包括透明载体(11)，该透明载体限定其中固定所述孔隙限定结构(20)的面(12)并且限定其中固定所述引导设备(31)的相对面。

6.依照权利要求1的光学设备，其中所述引导设备(31)是光栅和/或相对于光学设备(100)设定用于提供入射辐射束(101)的源的源设定设备(21)。

7.依照权利要求5的光学设备，被设置成使得检测体积(4)延伸到载体(11)中。

8.依照权利要求1的光学设备，其中靶成分(10)选自以下组：发光颗粒、吸收颗粒或者具有与介质折射率不同的折射率的颗粒。

9.一种微电子传感器，包括依照权利要求1的光学设备(100)，还包括：提供入射辐射束的源(21)；以及检测器(310，22)，其用于响应于来自该源的发射的入射辐射而检测来自检测体积中存在的靶成分的辐射。

10.依照权利要求9的微电子传感器，其中检测器(310，22)被设置成在小于入射方向与法线方向之间的入射角的收集角度上收集来自靶成分的辐射。

11.一种用于检测在孔隙中形成的检测体积中的靶成分的方法，包括：

-将具有一定波长的辐射束引导成在光学设备处入射并且具有与平面外法线方向不同的入射方向；

-在介质中的用于包含靶成分的检测体积中响应于入射辐射而提供消逝辐射，该检测体积具有至少一个小于衍射极限的平面内维度(W1)，衍射极限由辐射波长和介质限定，其中消逝辐射由具有小于衍射极限的最小平面内孔隙维度W1的孔隙限定结构提供，并且其中检测体积在所述孔隙限定结构之间提供，其中孔隙限定结构此外还限定最大平面内孔隙维度W2；其中所述最大平面内孔隙维度大于衍射极限；以及

-响应于来自所述源的发射的入射辐射，检测来自检测体积中存在的靶成分的辐射；其中

-入射平面平行于最大平面内孔隙维度。

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