本發(fā)明專利技術涉及光學元件、分析裝置、分析方法及電子設備。提供基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度大的光學元件。本發(fā)明專利技術的光學元件（100）包括以第一方向為厚度方向的金屬層（10），沿第一方向與金屬層（10）分離設置的金屬粒子（30），以及使金屬層（10）和金屬粒子（30）分離的透光層（20），金屬粒子（30）的第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關系，金屬粒子（30）的與第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm≤D＜50nm的關系。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
光學元件、分析裝置、分析方法及電子設備
[0001 ] 本專利技術涉及光學元件、分析裝置、分析方法及電子設備。
技術介紹
以醫(yī)療/健康領域為首，在環(huán)境、食品、治安等領域中，正尋求高靈敏度、高精度、迅速且簡便地檢測微量物質的傳感技術。作為傳感的對象的微量物質分支非常多，例如細菌、病毒、蛋白質、核酸、各種抗原/抗體等生物體關聯(lián)物質，以及包含無機分子、有機分子、高分子的各種化合物都是傳感的對象。現(xiàn)有技術中，經過采樣、分析、解析進行微量物質的檢測，需要專用的裝置，且要求檢查操作者熟練，因此大多難以當場分析。因此，到得到檢查結果為止需要很長時期(數(shù)日以上)。在傳感技術中，對迅速且簡便的要求非常強，因此希望開發(fā)能夠與該要求對應的傳感器。例如，由于期待比較容易集成化、不易受到檢查/測定環(huán)境的影響，因此對利用表面等離子體共振(SPR:Surface Plasmon Resonance)的傳感器,和利用表面增強拉曼散射(SERS:Surface 一 Enhanced Raman Scattering)的傳感器的關注不斷提高。作為這樣的傳感器，專利文獻I中公開了具備在基板上形成的等離子體共振鏡、在共振鏡上形成的電介質層、在電介質層上形成并由等離子體共振粒子的周期陣列構成的等離子體共振粒子層的GSPP (Gap type Surface Plasmon Polariton:間隙式表面等離子體激元)構造。這樣的傳感器優(yōu)選基于由光照射激勵的表面等離子體(SP =SurfacePlasmon)的光的增強度大。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利第4806411號公報【專利
技術實現(xiàn)思路
】在上述專利文獻I中，記載了等離子體共振粒子的尺寸為50nm?200nm,粒子間間隔為在粒子尺寸上加O及20nm的值，以及電介質層的厚度為2nm?40nm。然而，在具備如上所述的粒子等的專利文獻I的傳感器中，根據(jù)由光照射激勵的表面等離子體而增大光的增強度的效果，難說一定是充分的。本專利技術是為了解決上述課題的至少一部分而做出的，其若干方式的目的之一在于，提供基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度大的光學元件及分析方法。另外，本專利技術的若干方式的目的之一在于，提供包含上述光學元件的分析裝置及電子設備。本專利技術的光學元件包括:以第一方向為厚度方向的金屬層，沿所述第一方向與所述金屬層分離設置的金屬粒子，以及使所述金屬層和所述金屬粒子分離的透光層，所述金屬粒子的所述第一方向的大小T，滿足3nm≤T≤14nm的關系，所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D，滿足30nm ^ D < 50nm 的關系。依據(jù)這樣的光學元件，基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度大。在本專利技術的光學元件中，所述D可以滿足30nm < D < 40nm的關系。依據(jù)這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。在本專利技術的光學元件中，所述T可以滿足3nm≤T≤6nm的關系。 依據(jù)這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。在本專利技術的光學元件中，可以:所述金屬粒子在所述第二方向以及與所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有間距P而配置成矩陣狀，所述P滿足60nm ^ P ^ 140nm的關系。依據(jù)這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。本專利技術的光學元件中，可以:所述透光層包含氧化硅，所述透光層的所述第一方向的厚度G滿足IOnm ^ G ^ 150nm,或，200nm≤G≤350nm的關系。依據(jù)這樣的光學元件，能夠進一步增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。在本專利技術的光學元件中，可以:所述透光層是具有正的介電常數(shù)的電介質，二級峰的增強度SQRT比初級峰增強度SQRT大或相等，所述透光層的所述第一方向的厚度G設定為在所述二級峰的增強度SQRT的厚度。依據(jù)這樣的光學元件，通過將透光層的厚度設為作為折射率穩(wěn)定的厚度的在二級峰的增強度SQRT的厚度，能夠更可靠地增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度。在本專利技術的光學元件中，照射具有比所述T及所述D大的波長的光時，可以增強拉曼散射光。依據(jù)這樣的光學元件，基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度大。本專利技術的分析裝置包括:本專利技術的光學元件，向所述光學元件照射光的光源，以及檢測與來自所述光源的光的照射相應地從所述光學元件放射的光的檢測器。依據(jù)這樣的分析裝置，由于包含本專利技術的光學元件，因此能夠容易地進行微量物質的檢測、測定。在本專利技術的分析裝置中，所述檢測器可以檢測被所述光學元件增強的拉曼散射光。依據(jù)這樣的分析裝置，能夠容易地進行微量物質的檢測、測定。在本專利技術的分析裝置中，所述光源可以向所述光學元件照射具有比所述T及所述D大的波長的光。依據(jù)這樣的分析裝置，能夠容易地進行微量物質的檢測、測定。本專利技術的分析方法，是向光學元件照射光、檢測根據(jù)所述光的照射而從所述光學元件放射的光并分析對象物的分析方法，所述光學元件包括: 以第一方向為厚度方向的金屬層，沿所述第一方向與所述金屬層分離設置的金屬粒子，以及使所述金屬層和所述金屬粒子分離的透光層，所述金屬粒子的所述第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關系，所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm ≤ D ≤ 50nm的關系。依據(jù)這樣的分析方法，能夠增大基于由光照射激勵的表面等離子體的光的增強度，并能夠容易地進行微量物質的檢測、測定。本專利技術的電子設備包括:本專利技術的分析裝置，基于來自所述檢測器的檢測信息運算健康醫(yī)療信息的運算部，存儲所述健康醫(yī)療信息的存儲部，以及顯示所述健康醫(yī)療信息的顯示部。依據(jù)這樣的電子設備，由于包括本專利技術的分析裝置，因此能夠容易地進行微量物質的檢測，并能夠提供高精度的健康醫(yī)療信息。在本專利技術的電子設備中，所述健康醫(yī)療信息可以包含關于從包括細菌、病毒、蛋白質、核酸及抗原/抗體的組中選擇的至少一種生物體關聯(lián)物質，或者從無機分子及有機分子選擇的至少一種化合物的有無或數(shù)量的信息。依據(jù)這樣的電子設備，能夠提供有用的健康醫(yī)療信息。【附圖說明】圖1是示意性地示出本實施方式的光學元件的立體圖。圖2是示意性地示出本實施方式的光學元件的俯視圖。圖3是示意性地示出本實施方式的光學元件的截面圖。圖4是示意性地示出本實施方式的光學元件的截面圖。圖5是示出Ag、Au及Cu的介電常數(shù)的波長特性的圖表。圖6是示出Al及Pt的介電常數(shù)的波長特性的圖表。圖7是本實施方式的分析裝置的示意圖。圖8是本實施方式的電子設備的示意圖。圖9是示意性地示出實驗例涉及的模型的截面圖。圖10是示出實驗例涉及的模型的SiO2層的厚度和增強度的關系的圖表。圖11是示出實驗例涉及的模型的激勵波長和增強度的關系的圖表。圖12是示出實驗例涉及的模型的Ag粒子的直徑及厚度與增強度的關系的圖表。圖13是示出實驗例涉及的模型的激勵波長和增強度的關系的圖表。圖14是示出實驗例涉及的模型的激勵波長和增強度的關系的圖表。圖15是示出實驗例涉及的模型的激勵波長與增強度的關系的圖表。圖16是示出實驗例涉及的模型的激勵波長和增強度的關系的圖表。圖17是示出實驗例涉及的模型的激勵波長與增強度的關系的圖表。圖18本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種光學元件，其特征在于，包括：金屬層，以第一方向為厚度方向；金屬粒子，沿所述第一方向與所述金屬層分離設置；以及透光層，使所述金屬層和所述金屬粒子分離，所述金屬粒子的所述第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關系，所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm≤D＜50nm的關系。
【技術特征摘要】
2013.02.27 JP 2013-0367681.一種光學元件，其特征在于， 包括: 金屬層，以第一方向為厚度方向； 金屬粒子，沿所述第一方向與所述金屬層分離設置；以及 透光層，使所述金屬層和所述金屬粒子分離， 所述金屬粒子的所述第一方向的大小T滿足3nm≤T≤14nm的關系， 所述金屬粒子的與所述第一方向正交的第二方向的大小D滿足30nm ≤ D < 50nm的關系O2.根據(jù)權利要求1所述的光學元件，其特征在于， 所述D滿足30nm ≤ D ≤ 40nm的關系。3.根據(jù)權利要求1或2所述的光學元件，其特征在于， 所述T滿足3nm ≤ T ≤ 6nm的關系。4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的光學元件，其特征在于， 所述金屬粒子在所述第二方向以及與所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向具有間距P而配置成矩陣狀， 所述P滿足60nm ≤ P ≤ 140nm的關系。5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的光學元件，其特征在于， 所述透光層包含氧化硅， 所述透光層的所述第一方向的厚度G滿足IOnm ≤ G ≤ 150nm、或200nm ≤ G ≤ 350nm的關系。6.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的光學元件，其特征在于， 所述透光層是具有正的介電常數(shù)的電介質， 二級峰的增強度SQRT比初級峰增強度SQRT大或相等， 所述透光層的所述第一方向的厚度G設定為在所述二級峰的增強度SQRT的厚度。7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的光學元件，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：杉本守，
申請(專利權)人：精工愛普生株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：日本;JP
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