表面等离子共振技术原理

表面等离子共振技术，简称SPR，是从20世纪90年代发展起来的一种新技术，对在生物传感芯片（biosensor chip）上配位体与分析物之间的相互作用情况的检测是SPR应用原理。在各个领域得到广泛地应用。

等离子波

一般由密度相当高的自由正、负电荷组成的气体，被称为等离子体，其中正带电粒子数目与负带电粒子数目大体上相等。将金属表面的价电子看作均匀正电荷背景下运动的电子气体，实际上，这亦是一种等离子体。金属内部的电子密度分布会由于电磁的干扰而会变得不均匀。由于存在库仑力，部分电子会被吸引到正电荷过剩的区域，因为被吸引的电子获得了动量，所以其在引力与斥力的平衡位置不会停下，而是会再向前运动一段距离，之后聚集起来的电子会在电子间存在的斥力的迫使下再次从该区域离开。从而会有一种整个电子系统的集体震荡形成，而因为存在库仑力，从而会反复进行这种集体震荡，形成的震荡就叫做等离子震荡，并且其表现形式为波，这种波叫做等离子波。

消逝波

按照法国物理学家菲涅尔提出的光学定理得知，当将光由光密介质往光疏介质射时，将入射角增大到某一角度，使折射角为90度，折射光会完全消失，而只有反射光剩下，这种现象称为全反射。

当通过波动光学的角度来进行全反射的研究时，人们发现，当入射光到达界面时，并没有反射光直接产生，而是先透过光疏介质约一个波长的深度，然后沿界面流动约半个波长再返回光密介质。那么透过光疏介质的波叫做消逝波。

SPR光学原理

当光在棱镜与金属膜表面会发生全反射现象时，会有消逝波形成，消逝波进入到光疏介质中，而且又有一定的等离子波存在于介质（假设为金属介质）中，如果消逝波与等离子波相遇，那么共振现象就很有可能会发生。若表面等离子波和消逝发生共振，则会大幅度地减弱检测到的反射光强。能量由光子往表面等离子转移，表面等离子波吸收了入射光的大部分能量，大大地减少了反射光的能量。

有一个Z小的尖峰能够从左侧的反射光强响应曲线看到，这个时候，对应的入射角θ为SPR角，对应的入射光波长为共振波长。电子吸收光能量，大大减弱了处于一定角度时的反射光强，其中SPR角为使得反射光完全消失的角。随金表面折射率变化，SPR角也会发生变化，而折射率的变化正相关于金表面结合的分子质量因此生物分子之间相互作用的特异信号能够根据对生物反应过程中SPR角的动态变化来获取。