往返循环跟踪表面等离子体角动态变化的测量方法

摘要

本发明涉及往返循环跟踪表面等离子体角动态变化的测量方法。它有往返循环角度扫描模式的测量方法；往返循环角度扫描模式与循环伏安法结合的测量方法；往返循环角度扫描模式与恒电压方法结合的测量方法。本发明的测量方法，不易受背景光的影响，噪声稳定；采集的表面等离子体角的变化为真正的共振角度的变化，能够真实反映固/液界面薄膜性质和厚度等的动态变化，现场获得准确的动力学信息；进一步提高了表面等离子体共振测量方法的灵敏度和稳定性；最重要是小角度范围内振荡检测SPR角，极大提高了表面等离子体共振方法的时间分辨率；还可以用于多种不同仪器联用的时间分辨测量，特别是与电化学的结合联用。可以用在众多的生物分子相互作用过程甚至小分子动力学研究的测量，是表面等离子体共振传感器动力学测量的一种崭新的方法。

主权项

1.往返循环跟踪表面等离子体角动态变化的测量方法，其特征在于，所述的测量方法为往返循环角度扫描模式的测量方法，其步骤和条件如下：使用的测量仪是：电化学原位时间分辨表面等离子体共振测量仪，其构成为：下位机光路单元、下位机电机单元，还有上位机单元、下位机电流单元、下位机电压单元、下位机控制单元；所述的上位机单元与下位机控制单元连接；下位机控制单元还分别与下位机电流单元、下位机电压单元、下位机光路单元和下位机电机单元连接；所述的上位机单元是一台通用计算机，该计算机中存储和运行本发明的软件程序有：电化学命令运行程序，电化学电压波形数据运行程序，SPR电机动作命令运行程序，电化学结果数据运行程序，SPR结果数据运行程序，电化学数据处理运行程序，SPR数据处理运行，数据可视化运行程序，循环伏安测量技术电压发生程序，恒电压测量技术时间记录程序；从而所述的上位机单元相对应的有以下装置：用于处理电化学命令的电化学命令缓冲装置A(9)，用于处理电化学电压波形数据的电化学电压波形数据缓冲装置A(10)，用于处理SPR电机动作命令的SPR电机动作命令缓冲装置A(8)，用于暂存电化学结果数据的电化学结果数据缓冲装置A(6)，用于暂存SPR结果数据的SPR结果数据缓冲装置A(7)，用于处理电化学结果数据的电化学数据处理装置(2)，用于处理SPR结果数据的SPR数据处理装置(3)，用于处理数据可视化的数据可视化装置(1)，用于发生循环伏安测量技术电压的循环伏安测量技术电压发生装置(4)，用于记录恒电压测量技术时间的恒电压测量技术时间记录发生装置(5)，还有USB缓冲装置(11)和USB接口(12)；所述的上位机单元中数据可视化装置(1)分别与电化学数据处理装置(2)和SPR数据处理装置(3)连接；电化学数据处理装置(2)还分别与循环伏安测量技术电压发生装置(4)、恒电压测量技术时间记录发生装置(5)电化学结果数据缓冲装置A(6)连接；SPR数据处理装置(3)与SPR结果数据缓冲装置A(7)连接；电化学结果数据缓冲装置A(6)、SPR结果数据缓冲装置A(7)、SPR电机动作命令缓冲装置A(8)、电化学命令缓冲装置A(9)、电化学电压波形数据缓冲装置A(10)和USB接口(12)分别与USB缓冲装置(11)连接；USB接口(12)再与微处理器(35)联接；所述的下位机电流单元是由模数转换B(13)，可编程运算放大器(14)，电流计(15)，电极WE(16)构成；所述的电极WE(16)与电流计(15)连接；电流计(15)再与可编程运算放大器(14)连接；可编程运算放大器(14)再与模数转换B(13)连接；模数转换B(13)再与微处理器(35)联接进行电流测量；所述的下位机电压单元是由数模转换(17)，输入缓冲放大器(18)，电极RE(19)，运算放大器B(20)，电极CE(21)构成；数模转换(17)与微处理器(35)联接，运算放大器B(20)分别与数模转换(17)、输入缓冲放大器(18)和电极CE(21)连接；输入缓冲放大器(18)与电极RE(19)连接；实现恒电压控制，与下位机电流部分单元组成通常的电化学三电极测量体系；所述的下位机光路单元是由模数转换A(22)，运算放大器A(23)，光电二极管(24)，半圆柱形棱镜(25)，激光器(26)构成；所述的激光器(26)与半圆柱形棱镜(25)连接，半圆柱形棱镜(25)再与光电二极管(24)连接，光电二极管(24)与运算放大器A(23)连接，运算放大器A(23)与模数转换A(22)连接；模数转换A(22)与与微处理器(35)联接，采集SPR出射光强信号；所述的下位机电机单元是由步进电机驱动(27)，步进电机(28)构成；所述的步进电机驱动(27)与微处理器(35)联接，步进电机驱动(27)与步进电机(28)连接，实现SPR入射角的变化；所述的下位机控制单元的微处理器(35)中存储和运行：电化学命令运行程序、电化学电压波形数据运行程序、SPR电机动作命令运行程序、电化学结果数据运行程序、SPR结果数据运行程序；从而与微处理器(35)中的存储和运行的程序相对应的有以下装置：用于处理电化学命令的电化学命令缓冲装置B(30)，用于处理电化学电压波形数据的电化学电压波形数据缓冲装置B(29)，用于处理SPR电机动作命令的SPR电机动作命令缓冲装置B(31)，用于暂存电化学结果数据的电化学结果数据缓冲装置B(33)，用于暂存SPR结果数据的SPR结果数据缓冲装置B(32)及采样时钟发生装置(34)和微处理器(35)；所述的下位机控制单元中微处理器(35)分别与电化学电压波形数据缓冲装置B(29)、电化学命令缓冲装置B(30)、SPR电机动作命令缓冲装置B(31)、SPR结果数据缓冲装置B(32)、电化学结果数据缓冲装置B(33)和采样时钟发生装置(34)连接；其还与USB接口(12)联接、与数模转换(17)联接、与模数转换B(13)联接、与模数转换A(22)联接及与步进电机驱动(27)联接；SPR芯片制备：(1)把规格20×20的玻璃片在新配制的piranha溶液中煮沸2min，该溶液中H2O2与H2SO4体积比1∶3，再依次用水，乙醇冲洗2-3遍，用氮气流吹干；(2)将(1)所得到的玻璃片镀上5nm的铬，再镀上45-50nm的金，作为SPR芯片；第一步，将SPR芯片用光学匹配液粘在半圆柱形棱镜(25)上，放置在光路中；将反应池中加入溶液，打开所述的电化学原位时间分辨表面等离子体共振测量仪的电源开关，开启所连的计算机，双击桌面上的SPRtest图标出现界面，选择角度扫描模式测量方法，点击OK，进入角度扫描模式测量方法参数设置界面，分别设定起始角度、终止角度、时间间隔、静止时间，点击OK，用户通过上位机程序提供的通用图形用户接口界面选择开始测量：选择步骤(210)，SPR电机动作命令由SPR电机动作命令缓冲装置A(8)进入USB缓冲装置(11)，经过USB接口(12)进入微处理器(35)；选择步骤(220)，由微处理器(35)发出SPR电机动作命令控制步进电机驱动(27)控制步进电机(28)的速度，调整激光器(26)发射出的激光入射角；选择步骤(230)，激光通过半柱形棱镜(25)进入光电二极管(24)采集到光强信号；选择步骤(240)，光强信号经过光电二极管(24)，进入运算放大器A(23)放大；选择步骤(250)，放大了的光强信号再经过模数转换A(22)进行转换为数据信号；选择步骤(260)，转换后的数据信号由微处理器(35)送到SPR结果数据缓冲装置B(32)中暂存；选择步骤(270)，数据信号由微处理器(35)经USB接口(12)传到上位机；选择步骤(280)，数据信号转至SPR数据处理装置(3)，最后由数据可视化装置(1)显示，扫描结束后用户通过上位机程序提供的通用图形用户接口界面选择寻峰功能项系统自动给出所研究体系的共振角作为第一个中心位置参数值；第二步，更换SPR芯片用光学匹配液粘在半圆柱形棱镜(25)上，放置在光路中；将反应池中加入新的溶液，双击桌面上的SPRtest图标出现界面，选择往返循环角度扫描模式测量方法，点击OK，进入往返循环角度扫描模式测量方法界面，分别设定振幅、中心位置设定在第一步中所测量的共振角值位置、时间间隔、扫描时间、静止时间，点击OK，用户通过上位机程序提供的通用图形用户接口界面选择开始测量：选择步骤(210)，SPR电机动作命令由SPR电机动作命令缓冲装置A(8)进入USB缓冲装置(11)，经过USB接口(12)进入微处理器(35)；选择步骤(220)，由微处理器(35)发出SPR电机动作命令控制步进电机驱动(27)控制步进电机(28)在第一个共振角值位置以所设定的振幅运动，调整激光器(26)发射出的激光入射角；选择步骤(230)，激光通过半柱形棱镜(25)进入光电二极管(24)采集到光强信号；选择步骤(240)，光强信号经过光电二极管(24)，进入运算放大器A(23)放大；选择步骤(250)，放大了的光强信号再经过模数转换A(22)进行转换为数据信号；选择步骤(260)，转换后的数据信号由微处理器(35)送到SPR结果数据缓冲装置B(32)中暂存；选择步骤(270)，数据信号由微处理器(35)经USB接口(12)传到上位机；选择步骤(280)，数据信号转至SPR数据处理装置(3)，最后由数据可视化装置(1)显示，作为第二个共振角位置并由系统自动记录下来，系统自动将中心位置移动到第二个共振角位置，其它参数不变，然后进行新一轮测量，找到第三个共振角位置并系统自动记录下来，作为下一圈扫描的的中心位置……这样不断往下进行，直到所设定的扫描时间，就可以得到共振角随时间变化的关系。