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表面等离子体共振传感器原理与结构
资料介绍
表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance, SPR）传感器是一种基于物理光学原理的新型生物化学检测技术，具有实时、无标记、高灵敏度等显著优势，已广泛应用于生物医学、环境监测、食品安全等领域。其核心原理是通过检测金属表面等离子体波的共振特性变化，实现对分子间相互作用的动态监测。
一、基本原理
1.1 表面等离子体的产生
当一束偏振光以特定角度入射到金属（通常为金、银或铝）薄膜表面时，光子能量会激发金属表面自由电子形成集体振荡，这种振荡模式称为表面等离子体（Surface Plasmons, SPs）。金属薄膜通常沉积在高折射率的棱镜或光纤端面，通过棱镜耦合（如Kretschmann结构）或光纤耦合方式实现光与表面等离子体的能量转移。
1.2 共振条件与检测机制
表面等离子体共振的发生需满足能量和动量匹配条件。当入射光的波矢在金属表面的分量与表面等离子体波的波矢相等时，会引发共振现象，导致反射光强度显著减弱（共振峰谷）。共振角（或共振波长）的变化与金属表面介质的折射率密切相关，当目标分子在传感器表面发生特异性结合时，局部折射率改变会引起共振信号的偏移，通过监测这一偏移即可实现对分子相互作用的定量分析。
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