нсні область кривої ППР зсувається як ціле, практично не змінюючи своєї форми в області мінімуму. Маючи вимірювання інтенсивності в 50-100 її точках, можна розрахувати ту величину зсуву кривої, при якій сумарний середньоквадратичне відхилення від стандартної форми буде найменшим. Так розрахована величина зсуву відфільтровує всі шумові перешкоди і виявляється відповідно у 50-100 разів точніше, ніж пряме визначення точки мінімуму. По суті тут використовується узагальнення відомого принципу ноніуса.
Реальні джерела світла є також не зовсім монохроматичними. Їх зазвичай характеризують напівшириною спектральної області випромінювання. Це означає, що майже вся світлова потужність зосереджена в інтервалі довжин хвилі від до. Якщо при довжині хвилі плазмонний резонанс має місце при куті, то при довжині хвилі - уже при кілька іншому куті. Тобто спектральної ширині смуги випромінювання відповідає певне розмивання кутового розподілу відбитого світла. Визначити зв'язок між і можна, виходячи з того, що ставлення до має бути постійним, тобто
Якщо логаріфміровать цей вираз і взяти похідну, то легко отримати співвідношення
Кутове розмивання кривої ППР, пов'язане з немонохроматичність світла, можна тоді визначити за формулою
(23.5)
У сумі фізична кутова роздільна здатність в оптичній схемі з паралельним пучком світла становить (в радіанах):
Тут - розмір випромінюючої області джерела світла;- Фокусна відстань коллимационной лінзи; і - довжина хвилі і полушіріна спектральної смуги випромінювання;- Кут, під яким спостерігається ППР.
. 4 ППР сенсор з розбіжним світловим пучком
Кілька ідеалізована схема спостереження ППР з розбіжним світловим пучком показана на малюнку нижче. Пучок світла від точкового джерела S входить до призму 1 і відбивається від чутливого ділянки її поверхні 2, на який нанесена досліджувана рідина 3. Відбитий світ виходить з призми і падає на лінійку фотодетекторов 4. При цьому на кожен окремий фотодетектор 5 потрапляє світло, відбите під кутами від до.
Рисунок 9 - Ідеалізована схема спостереження ППР з пучком світла, розбіжним від точкового джерела S
Якщо лінійка фотодетекторов розташована ортогонально до напрямку поширення відбитого світла, то
(23.7)
де - розмір окремого фотодетектора в площині відображення;- Повний шлях, який проходить світло від вершини розходиться пучка світла до лінійки фотодетекторов.
Якщо врахувати також немонохроматичність світла, то сумарна фізична кутова роздільна здатність в оптичній схемі з розбіжним пучком світла становить
(23.8)
Використані тут позначення розшифровані вище.
У модулях Spreeta, наприклад, розмір одного елемента фотодетектора становить, базове відстань, AlGaAs-світлодіод випромінює світло з довжиною хвилі=830 нм,=15 нм і=64. Розмивання кривої ППР становить близько 2. Тобто саме воно визначає в цих модулях майже всю ширину резонансної смуги.
3. Застосування ППР сенсорів
. 1 Застосування ППР для біохімічних аналізів
У 80-х роках ХХ ст. з'ясувалося, що ППР може стати і чутливим методом виявлення присутності навіть незначної кількості різних біологічних домішок. Для цього на зовнішній поверхні тонкої золотої плівки біохімічними методами висаджують ( иммобилизуют ) мономолекулярний шар ліганда або рецептора raquo ;. Це шар органічних молекул, які вибірково взаємодіють з аналітом - Тими молекулами (частками), концентрацію яких в розчині ми хочемо вимірювати.
- прозора середу з високим показником заломлення; 2 - тонка металева плівка; 3 - чутливий шар ліганда; 4 - молекули (частки) аналіту.
Рисунок 10 - Схема спостереження зсуву кривої ППР при наявності аналіту
Якщо в якості рецептора використовуються молекули або частинки біологічного походження, то ППР сенсори часто називають ППРбіосенсорамі raquo ;, а чутливий шар - біорецепторним шаром. Розрізняють дві великі групи біорецепторних шарів: на основі ферментів і на основі антитіл. В останньому випадку ППР сенсори називають також ППР иммуносенсор .
Коли молекули (частки) аналіту приєднуються домолекулам ліганда (рецептора), створюване останніми електричне поле на поверхні металу дещо змінюється, внаслідок чого резонансний мінімум ППР зміщується. Зрушення цей тим більше, чим більше молекул (частинок) аналіту приєдналося до біочувствітельному шару ліганду. А це залежить від концентрації аналіту...
