Биосенсоры: основы и приложения - Тёрнер Э.
Скачать (прямая ссылка):
CcL-на серебрю
Рис. 33.5. Кривые нарушенного полного отражения света с длиной волны X =
5145 А серебряными пленками, покрытыми различным числом монослоев
арахидата кадмия (с разрешения авторов
числа Cd-арахидатных монослоев толщиной 26,8 А каждый. Видно, что с
увеличением числа слоев положение резонансного пика сдвигается в сторону
больших углов, а его ширина увеличивается. Чувствительность такой системы
очень высока: если разрешение оптической системы лучше 0,05°, то можно
анализировать покрытия толщиной всего несколько ангстрем.
33.2.4. Эллипсометрия
Эллипсометрия является, вероятно, одним из наиболее распространенных
методов измерения толщины тонких пленок на твердых подложках. Подробное
обсуждение теории, аппаратуры и приложений читатель может найти во многих
обзорах, например [2, 18, 35, 40, 43]. В эту главу эллипсометрия включена
как один из наиболее чувствительных методов анализа тонких пленок. Хотя
эллипсометрия основана на внешнем, а не внутреннем отражении,
эллипсометрические измерения в тонких биологических пленках, видимо,
также можно проводить с помощью волноводных систем однократного или
многократного внутреннего отражения [7]. Правда, число публикаций о
комбинации эллипсометрии с СВО весьма ограничено и пока не ясно,
насколько этот метод полезен. Поэтому мы не будем обсуждать его подробно.
33.3. Практические соображения при выборе и использовании элементов
внутреннего отражения
33.3.1. Элементы внутреннего отражения
Ключевым моментом при создании систем СВО является конструкция ЭВО.
Геометрия ЭВО зависит как от природы исследуемого образца (обычно это
небольшое количество жидкости), так и от используемой методики. В нашу
задачу не входит детальное рассмотрение предъявляемых к ЭВО требований -
все это читатель может найти в литературе к предыдущим разделам. Полезно,
однако, выделить некоторые наиболее важные факторы, влияющие на генерацию
затухающей волны на границе раздела между волноводом и жидкостью.
Разработано большое число ЭВО [16], простейшим из которых является
однократно отражающая призма (рис. 33.1,а). Призму обычно используют при
фиксированном угле (0), а жидкость удерживается на отражающей поверхности
с помощью проточной ячейки [50]. В общем случае призма с однократным
отражением недостаточно
526
Глава 33
чувствительна для измерения поглощения света при иммуноанализе. Однако
она вполне пригодна для получения спектров флуоресценции, регистрируемых
под прямым углом, как изображено на рис. 33.1,6 [50]. Для получения
высокой чувствительности, требуемой для иммуноанализа с использованием
НПВО, необходимы элементы с многократным внутренним отражением (например,
плоские, как на рис. 33.1,6), поскольку увеличение числа отражений N
усиливает контрастность измеряемого спектра (см. уравнение (33.6)). N
возрастает, если сделать пластину длиннее и/или тоньше (см. уравнение
(33.4)), правда, из практических соображений длина L и толщина 7'пластины
ограниченны. Например, при исследовании быстрых реакций пластина должна
быть достаточно длинной (чтобы увеличить чувствительность) и в то же
время достаточно короткой (чтобы избежать чрезмерного запаздывания).
Кроме того, по мере уменьшения Т уменьшается апертура, что ограничивает
допустимую мощность светового потока. Если толщина пластины столь мала,
что свет, фокусируемый на входной апертуре, заполняет ее целиком,
возникают новые проблемы, связанные с возможным контактом уплотнительных
прокладок проточной ячейки со светопроводящей зоной. В этом случае
прокладки являются потенциальным источником световых потерь из-за
поглощения, рефракции и рассеяния. Кроме того, во время опыта прокладки
могут "сползать" с места. На рис. 33.6 показана конструкция ЭВО,
исключающая контакт света с прокладкой, так как свет вводится в пластину
через кварцевую призму, которая направляет свет мимо уплотнительной
прокладки. В данной системе использовали призмы с переменным углом
падения света, позволяющие изменять угол 0 и, таким образом,
контролировать глубину проникновения света в исследуемую жидкость (см.
уравнение (33.3)), что позволяет получать более контрастные спектры.
Значение 0 изменяют путем линейного перемещения или поворота зеркала
(рис. 33.6).
Сброс Проба
Рис. 33.6. Схема установки МНПВО с плоским волноводом для иммуноанализа.
РМ-вакуумный фотоумножитель; PD-фотодиод; МС-монохроматор; М-зеркала; 1 -
импульсная ксеноновая лампа; 2-проточная ячейка; 3-прокладка; 4-волновод;
5-призма; 6-фильтр; 7 - предусилитель; 8-управление импульсной лампой; 9-
компьютер Apple 11; 10-печатающее устройство; 11-гибкий диск.
Спектроскопия внутреннего отражения
527
Рис. 33.7. Схема волоконно-оптической установки с проточной ячейкой и
согласующей оптикой. Ln-линзы; 1 -импульсная ксеноновая лампа; 2-
оптическое волокно; 3-проточная ячейка; 4-сили-коновая пробка; 5-фильтр;
6-детектор.
Весьма перспективным элементом многократного внутреннего отражения
