马赫曾德尔结构SPR成像系统：相位提取与高通量检测

本文主要探讨了表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)成像系统在生物传感领域的最新进展，特别是在相位提取方面的关键技术。随着生物大分子结合反应在高通量检测中的广泛应用，SPR传感器需要具备宽场成像能力以满足大规模、实时监测的需求。文章的核心内容是介绍了一种基于马赫曾德尔(Mach-Zehnder)结构的差分干涉SPR成像系统。 马赫曾德尔结构在本系统中起到了关键作用，它通过减少环境噪声，提供了更精确的测量环境。该结构的工作原理是将信号光和参考光合并，然后通过沃拉斯顿棱镜将垂直偏振的p光和水平偏振的s光分离。经过透镜聚焦后，这两路光信号被引导到 Charge-Coupled Device (CCD) 上，通过互相关技术确保两束光的对齐。在这个过程中，相位信息隐藏在p光和s光的干涉模式中，通过分析光强的变化周期，可以提取出相位信息。为了减小噪声影响，作者提出了一种算法，通过对多次测量结果取平均来稳定相位读数。 值得注意的是，该系统采用了点对点相减的方法来获取相变值，这种策略保证了在获取相位信息的同时保持了高的空间分辨率。具体来说，系统的空间分辨率达到了31.25微米×20.83微米，而折射率分辨率更是高达10^-5 RIU，这在生物传感领域具有很高的精度。系统设计上，每10秒探测一次数据，使得实时性得到了保障，对于快速反应的生物分子检测非常有利。 总结起来，这篇文章详细阐述了如何利用先进的马赫曾德尔差分干涉SPR成像系统，有效地提取和处理表面等离子体共振的相位信息，实现了高通量、高精度的生物分子检测。这对于生物医学研究、药物筛选以及纳米技术等领域都有着重要的应用价值。