اندازه گیری جابجایی فاز به روش تداخل سنج قطبشی هتروداین در حسگر تشدید پلاسمون سطحی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقاتی فوتونیک، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه قم، قم

چکیده

از میان روشهای مختلف اندازه گیری مبتنی بر پلاسمون سطحی، آشکارسازی فاز موج پلاسمون سطحی یکی از دقیق‌ترین و حساس‌ترین روش‌ها به‌حساب می‌آید.‎ فاز موج را می توان با دقت مناسبی به روش های مختلف تداخلی اندازه گیری نمود. در این پژوهش ابتدا فاز و شدت موج پلاسمون سطحی شبیه سازی شده و سپس با پیاده سازی چیدمان آزمایشگاهی تداخل سنج قطبشی هتروداین تغییر فاز موج پلاسمون سطحی و پاسخ آن نسبت به عامل خارجی (تغییر ضریب شکست محیط پیرامون) بدست آمده است. با توجه به آزمایش های انجام شده، مقدار میانگین حساسیت فاز در آزمون آب-الکل برابر 0/4266 degree/%gr/ml و برای آزمون آب-گلوکز برابر 1/4765 degree/%gr/ml و میزان قدرت تفکیک غلظت در آزمون آب-الکل برابر 0/49 %gr/ml و در آزمون آب-گلوکز برابر 0/14 %gr/ml بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Detecting phase shifts in surface plasmon resonance by polarization heterodyne interferometry

نویسندگان [English]

  • Seyed Hashem Aref
  • Fatemeh Mahjor
Photonics Research Laboratory, Department of Physics, Faculty of Science, University of Qom, Qom
چکیده [English]

Among the different surface plasmon-based measurement techniques, the detection of phase of surface plasmon is one of the most accurate and sensitive methods. The phase can be measured accurately in different interference based techniques. In this study, the phase and intensity of the surface plasmon was simulated and then the phase shift of surface plasmon wave was experimentally measured by heterodyne polarization interferometry. The response of sensing head to the refractive index change of surrounding medium were obtained. According to the obtained results, the average sensitivity of the phase in the solution of water/alcohol was 0.4426 degree/%gr/ml and for the solution of water/glucose was 1.4765 degree/%gr/ml. The detection limit for solution of water/alcohol and the solution of water/glucose were measured 0.49 %gr/ml and 0.14 %gr/ml, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • surface plasmon resonance
  • refractive index sensor
  • polarization heterodyne interferometry
  • phase shift
[1] A. Abbas, M.J. Linman, Q. Cheng, New trends in instrumental design for surface plasmon resonance-based biosensors, Biosensensor and Bioelectronics 26 (2011) 1815–1824.

[2] J. Homola, Surface plasmon resonance sensors for detection of chemical and biological species, Chemical Reviews 108 (2008) 462-493.

[3] A.V. Kabashin, S. Patskovsky, A.N. Grigorenko, Phase and amplitude sensitivities in surface plasmon resonance bio and chemical sensing, Optics Express 17 (2000) 21191-21204.

‎[4] Y. ‎Huang, ‎H. ‎Ho, ‎S. ‎Wu, ‎S. ‎Kong,‎‎‎‎‎‎‎ Detecting phase shifts in surface plasmon resonance: A ‎review‎‎, Advances in Optical Technologies, 471957 (‎20‎1‎2) 1-12‎‎‎‎‎‎‎‎.
[5] E. Kretschmann, H. Reather, Radiative decay of nonradiative surface plasmon excited by light,  Zeitschrift für Naturforschung A 23 (1968) 2135–2136.

[6] K. Nagata, H. Handa, Real-Time analysis of bioelecular interactions, Journal of Molecular Recognition 11 (2000).

[7] S.H. Aref, SPR phase sensitivity enhancement in common-path polarization heterodyne interferometer by polarization tuning, Optik 156 (2018) 619-627.

[8] M. Kashif, A. Ashrif, N. Arsad, Development of Phase Detection Schemes Based on Surface Plasmon Resonance Using Interferometry, Sensors. 14 (2014) 15914–15938.

[9] I.R. Hooper, J.R. Sambles, Sensing using differential surface plasmon ellipsometry, Journal of Applied Physics 96 (2004) 3004-3010.

[10] G.J. Wegner, H.J. Lee, G. Marriott, R.M. Corn, Fabrication of histidine-tagged fusion protein arrays for surface plasmon resonance imaging studies of protein-protein and protein-DNA interactions, Analytical Chemistry 75 (2003) 4740-4746.

[11] J.A. Dahlquist, D.G. Peterson, W. Culshaw, Zeeman laser interferometer, Applied Physics Letters 9 (1966) 181-183.

[12] M. Kashif, A. Ashrif, N. Arsad, Development of Phase Detection Schemes Based on Surface Plasmon Resonance Using Interferometry, Sensors, 14 (2014) 15914-15938.

[13] D.C. Su, M.H. Chiu, C.D. Chen, Simple two-frequency laser, Precision Engineering 18 (1996) 161–163.

[14] J.Y. Lee, L.W. Mai, C.C. Hsu, Y.Y. Sung, Enhanced sensitivity to surface plasmon resonance phase in wavelength-modulated heterodyne interferometry, Optics Communications 289 (2013) 28–32.