專(zhuān)利名稱(chēng)：傳感器芯片、傳感器芯片的制造方法和檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器芯片、傳感器芯片的制造方法以及使用該傳感器芯片的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在醫(yī)療診斷以及飲料和食物的檢查等中使用的傳感器的需求增大，要求開(kāi)發(fā)出小型、能夠高速傳感的傳感器以及檢測(cè)裝置。為了滿足這種要求，研究了以電化學(xué)法為代表的各種形式的傳感器。在這些傳感器中，從能夠集成化、低成本而且無(wú)需選擇測(cè)定環(huán)境方面考慮，對(duì)利用表面等離子體共振(SPR :Surface Plasmon Resonance)的傳感器的關(guān)注在增加。從這種背景考慮，以提高傳感器靈敏度為目的，提出了利用使用了金屬微粒子和金屬納米結(jié)構(gòu)的局域表面等離子體共振(LSPR :localized Surface Plasmon Resonance) 的傳感器。例如，通過(guò)對(duì)在表面金屬微粒子固定成膜狀的透明基板照射光，并且測(cè)定通過(guò)金屬微粒子的光的吸光度，從而檢測(cè)金屬微粒子附近的介質(zhì)的變化，并檢測(cè)目標(biāo)物質(zhì)(被檢測(cè)物質(zhì))的吸附和堆積。(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I :特開(kāi)2000-356587號(hào)公報(bào))。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，很難均勻地制作金屬微粒子的尺寸(大小和形狀)并且也很難規(guī)則地排列金屬微粒子。如果不能控制金屬微粒子的尺寸和排列，則由表面等離子體共振產(chǎn)生的吸收和共振波長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生偏差。由此，吸光度光譜的寬度變寬，峰值強(qiáng)度降低。因此， 檢測(cè)金屬微粒子附近的介質(zhì)的變化的信號(hào)變化較小，限制了傳感器靈敏度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述問(wèn)題的至少一部分，可以通過(guò)以下的形式或者應(yīng)用例而實(shí)現(xiàn)。[應(yīng)用例I]本應(yīng)用例涉及的傳感器芯片包括基板；凹凸結(jié)構(gòu)，在所述基板的表面排列成格子狀；多個(gè)金屬微粒子，在所述凹凸結(jié)構(gòu)中，與夾著凹部的位于兩側(cè)的凸部的上部棱線接觸而被保持；以及間隙，在所述多個(gè)金屬微粒子的至少一部分中的彼此相鄰的金屬微粒子之間。在本應(yīng)用例中，測(cè)定利用表面等離子體共振的拉曼散射，其中表面等離子體共振通過(guò)對(duì)納米級(jí)大小的金屬微粒子照射激光而產(chǎn)生。根據(jù)本應(yīng)用例，由于金屬微粒子對(duì)應(yīng)于形成在基板表面的凸部的間隔排列，因此形成于金屬微粒子間的微小間隙的方向?qū)R (align，一致)排列。因此，通過(guò)在金屬微粒子間照射激光而產(chǎn)生表面增強(qiáng)等離子體共振， 能夠?qū)崿F(xiàn)以高靈敏度檢測(cè)物質(zhì)的傳感器芯片。[應(yīng)用例2]上述應(yīng)用例涉及的傳感器芯片優(yōu)選的是，所述間隙為產(chǎn)生表面等離子體共振的微小間隙，并且所述基板為電介質(zhì)。這里，作為電介質(zhì)，適合使用例如石英、水晶、硼硅酸玻璃等玻璃、硅等。此外，在將入射光設(shè)定在基板側(cè)的情況下，適合使用對(duì)于入射光透明的基板，在將入射光設(shè)定在金屬微粒子側(cè)的情況下，不一定必須使用透明的基板。在上述應(yīng)用例中，金屬微粒子間的間隙為產(chǎn)生表面等離子體共振的微小間隙，通過(guò)在金屬微粒子的周?chē)a(chǎn)生的局域表面等離子體共振所引起的增強(qiáng)電場(chǎng)，增強(qiáng)了拉曼散射光，能夠使檢測(cè)靈敏度進(jìn)一步提高。并且，通過(guò)使基板為電介質(zhì)，能夠排除金屬微粒子周?chē)慕橘|(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響，從而不會(huì)損害光譜的峰值強(qiáng)度。[應(yīng)用例3]上述應(yīng)用例涉及的傳感器芯片優(yōu)選的是，所述金屬微粒子的平均粒徑比入射光的波長(zhǎng)小，并且具有形成由表面等離子體共振引起的增強(qiáng)電場(chǎng)的大小。在對(duì)小于入射光的波長(zhǎng)的金屬微粒子照射光的情況下，存在于金屬微粒子的表面的自由電子由于入射光的電場(chǎng)而受到作用并進(jìn)行共振，在金屬微粒子的周?chē)兂捎勺杂呻娮赢a(chǎn)生的電偶極子一致的狀態(tài)，并且能夠形成比入射光的電場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)電場(chǎng)。[應(yīng)用例4]上述應(yīng)用例涉及的傳感器芯片優(yōu)選的是，夾著所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述凹部而位于兩側(cè)的所述凸部之間的距離比所述金屬微粒子的平均粒徑小。因此，金屬微粒子不會(huì)脫落到凹部?jī)?nèi)，并且能夠通過(guò)凸部的上部棱線以適當(dāng)?shù)拈g隙排列。[應(yīng)用例5]上述應(yīng)用例涉及的傳感器芯片優(yōu)選的是，所述金屬微粒子為金(Au)、 銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、或者它們的合金或復(fù)合體。作為金屬微粒子，如果使用上述材質(zhì)，能夠產(chǎn)生表面等離子體共振(SPR)、局域表面等離子體共振(LSPR)、表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)，特別是Au或Ag能夠強(qiáng)烈地產(chǎn)生這些特性，從而能夠以高靈敏度檢測(cè)被檢測(cè)物質(zhì)。[應(yīng)用例6]本應(yīng)用例涉及的傳感器芯片的制造方法包括在基板表面形成排列成格子狀的凹凸結(jié)構(gòu)的步驟；將在分散介質(zhì)中分散有金屬微粒子的分散液噴在所述凹凸結(jié)構(gòu)的上部的步驟；以及將所述分散介質(zhì)去除的步驟。凹凸結(jié)構(gòu)使用例如激光干涉曝光法和蝕刻法等形成。由此，能夠?qū)纪沟呐帕行纬衫缫痪S或者二維的圖案。并且，當(dāng)分散液噴在凹凸形狀的上部時(shí)，金屬微粒子沿凸部的上部棱線排列，在將分散介質(zhì)蒸發(fā)(干燥或者加熱干燥)去除的過(guò)程中，能夠沿著所形成的凹凸結(jié)構(gòu)的圖案排列金屬微粒子。[應(yīng)用例7]上述應(yīng)用例涉及的傳感器芯片的制造方法優(yōu)選的是，將所述分散液噴在所述凹凸結(jié)構(gòu)的上部的步驟采用噴墨法。作為現(xiàn)有的金屬微粒子的排列方法，已知這樣的方法將分散液的液滴滴在基板上，通過(guò)如旋轉(zhuǎn)涂布器的裝置利用離心力薄且均勻地?cái)U(kuò)散。在這種方法中，比重大于分散介質(zhì)的金屬微粒子也一起由于離心力而向外側(cè)擴(kuò)散，結(jié)果，存在較多的金屬微粒子浪費(fèi)的問(wèn)題。對(duì)此，在本發(fā)明中，由于能夠通過(guò)噴墨法將分散液中含有的金屬微粒子全部留在凹凸結(jié)構(gòu)上，因此能夠有效地進(jìn)行制造。[應(yīng)用例8]上述應(yīng)用例涉及的傳感器芯片的制造方法優(yōu)選的是，噴出的所述分散液覆蓋所述上部的區(qū)域的大小比所述凹凸結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域小。在基板上的大致中央部，形成凹凸結(jié)構(gòu)的區(qū)域?yàn)閭鞲胁?，并在傳感部的大致中央部分將含有金屬微粒子的分散液作為液滴噴出。在噴出之后，液滴馬上以由于表面張力而鼓起的方式附著于傳感部。之后，在分散介質(zhì)浸透到凹凸結(jié)構(gòu)的同時(shí)，緩慢干燥。在該過(guò)程中，分散的金屬微粒子中的大部分被捕獲于凹凸結(jié)構(gòu)的凹部。這是通過(guò)分散介質(zhì)的蒸發(fā)以CN 102590088 A
及分散介質(zhì)在凹凸結(jié)構(gòu)的凹部傳播從而在外側(cè)滲出的作用而產(chǎn)生。結(jié)果，能夠?qū)⒎稚⒁褐泻械慕饘傥⒘Ｗ拥拇蟛糠謿埩粼诎纪菇Y(jié)構(gòu)，從而能夠不產(chǎn)生浪費(fèi)、有效地進(jìn)行制造。[應(yīng)用例9]本應(yīng)用例涉及的檢測(cè)裝置包括將氣體狀的被檢測(cè)物質(zhì)輸送至傳感器芯片上的吸入裝置以及排出裝置；激發(fā)拉曼散射的裝置；將瑞利散射光去除的光學(xué)裝置； 將拉曼散射光分光的分光裝置；將分光的光變換為電信號(hào)的受光裝置；以及將變換為電信號(hào)的拉曼信息進(jìn)行信號(hào)處理和控制的信號(hào)處理/控制裝置；并且利用在所述傳感器芯片上的金屬微粒子間產(chǎn)生的局域表面等離子體共振以及表面增強(qiáng)拉曼散射對(duì)所述檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)本應(yīng)用例，在傳感器芯片上，納米級(jí)大小的金屬微粒子以微小間隙對(duì)齊排列， 更加有效地產(chǎn)生通過(guò)在金屬微粒子上照射激光而激發(fā)的局域表面等離子體共振。結(jié)果，產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以高靈敏度檢測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)裝置。


圖I是示出實(shí)施例I涉及的傳感器芯片的一部分的立體圖。圖2是實(shí)施例I涉及的傳感器芯片的截面圖。圖3是示出實(shí)施例2涉及的傳感器芯片的一部分的俯視圖。圖4是拉曼分光的說(shuō)明圖。圖5是示出被檢測(cè)物質(zhì)為乙醛時(shí)的測(cè)定例的光譜圖。圖6是光照射于金屬微粒子時(shí)所形成的增強(qiáng)電場(chǎng)的說(shuō)明圖。圖7是示出實(shí)施例3涉及的傳感器芯片的一部分的截面圖。圖8是變形例涉及的光照射于金屬微粒子時(shí)所形成的增強(qiáng)電場(chǎng)的說(shuō)明圖。圖9是示出傳感器芯片的主要制造工序的截面圖。圖10是示出傳感器芯片的主要制造工序的截面圖。圖11是示出使用紫外激光的光干涉曝光裝置的概要的系統(tǒng)說(shuō)明圖。圖12是示出傳感器基板上的傳感器芯片的配置構(gòu)成的配置圖。圖13是示出檢測(cè)裝置的構(gòu)成的一例的構(gòu)成圖。圖14是示出檢測(cè)裝置涉及的控制系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。圖15是利用現(xiàn)有技術(shù)配設(shè)于傳感器芯片上的金屬微粒子的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。并且，以下的說(shuō)明中所參照的附圖為示意圖，為了讓各部件具有可識(shí)別的大小，因此各部件或部分的縱橫比例與實(shí)際不同。傳感器芯片 實(shí)施例I圖I是示出實(shí)施例I涉及的傳感器芯片的一部分的立體圖，圖2是傳感器芯片的截面圖。在圖I、圖2中，傳感器芯片10由形成于基板20的表面的凹凸結(jié)構(gòu)以及多個(gè)金屬微粒子30的集合體構(gòu)成。這些凹凸結(jié)構(gòu)和金屬微粒子的構(gòu)成區(qū)域成為傳感部11。作為基板20的材質(zhì)由電介質(zhì)構(gòu)成，適合使用石英、水晶、硼硅酸玻璃等玻璃、硅等。在將入射光設(shè)定在基板20側(cè)的情況下，適合使用對(duì)于入射光透明的基板，在將入射光設(shè)定在金屬微粒子側(cè)的情況下，不一定必須使用透明的基板。凹凸結(jié)構(gòu)形成直線的格子狀，通過(guò)從基板20的上面21利用蝕刻法等下挖凹部24 而形成凸部22、23、…。在圖I示出的實(shí)例中，凸部22、23、…形成相對(duì)于基板20的上面大致垂直(Z方向)地、分別沿Y方向直線地、沿X方向平行地突出設(shè)置的一維結(jié)構(gòu)。并且， 凹凸結(jié)構(gòu)并不限于如圖所示的直線排列，也可以是同心圓的圓形形狀、螺線狀。作為金屬微粒子30的材質(zhì)，適合使用金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉬(Pt)、 鈀(Pd)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、或者它們的合金或復(fù)合體等。對(duì)于金屬微粒子30的平均粒徑， 優(yōu)選的是在與后述的分散介質(zhì)混合中難以由于重力而引起沉積、并且小于入射光的波長(zhǎng)的 200nm以下,更優(yōu)選10nm-100nm。在本實(shí)施例中，使用具有強(qiáng)烈地產(chǎn)生表面等離子體共振 (SPR)、局域表面等離子體共振(LSPR)、表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)的特性的Au或者Ag。并且，金屬微粒子30只要粒徑在IOnm-IOOnm的范圍，也可以不用一致形成相同的大小。并且，凹凸結(jié)構(gòu)的彼此相鄰的凸部間的距離Wl (凹部24的寬度)被設(shè)定得比金屬微粒子30的平均粒徑Dl小。因此，形成了大部分金屬微粒子30被彼此相鄰的凸部22的上部棱線22a和凸部23的上部棱線23a支撐而不是配設(shè)在凹部24內(nèi)的結(jié)構(gòu)。并且，如圖I所示，金屬微粒子30沿著各凹部沿Y方向排列。此時(shí)，設(shè)定金屬微粒子30的平均粒徑Dl以及凸部間的距離W1，使得在X方向上彼此相鄰的金屬微粒子30間的間隙LI為適于形成由表面等離子體共振引起的增強(qiáng)電場(chǎng)的大小。傳感器芯片 實(shí)施例2接著，參照附圖對(duì)傳感器芯片的實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例2的特征為凹凸結(jié)構(gòu)形成二維結(jié)構(gòu)的格子狀。圖3是示出實(shí)施例2涉及的傳感器芯片的一部分的俯視圖。并且，由于截面結(jié)構(gòu)可以與圖2同樣地表示，因此省略。在圖3中，凹凸結(jié)構(gòu)沿縱橫方向分別排列凸部與凹部。 這里，用一個(gè)金屬微粒子進(jìn)行例示說(shuō)明時(shí)，金屬微粒子30被柱狀的凸部25、26、27、28的各棱線所相交的四個(gè)角部支撐排列。即，凸部25、26、27、28的各棱線相交的四個(gè)交點(diǎn)與由這四個(gè)交點(diǎn)支撐的金屬微粒子30的組合作為一個(gè)單元，沿基板20的縱、橫方向排列。并且， 凸部25、26、27、28以外的部分(圖中的白色部分)為凹部，但是也可以為將這些凸部和凹部交換的凹凸結(jié)構(gòu)。在這樣的構(gòu)成中，通過(guò)凸部25、26、27、28的棱線支撐金屬微粒子30。 并且，凸部的平面形狀也可以為四角形和圓形。金屬微粒子的平均粒徑D1、凸部間的距離W1、金屬微粒子間的距離LI被設(shè)定成與上述實(shí)施例I相同的關(guān)系。傳感原理接著，參照附圖對(duì)使用上述傳感器芯片的傳感的原理進(jìn)行說(shuō)明。圖4是拉曼分光的說(shuō)明圖，圖5是示出被檢測(cè)物質(zhì)為乙醛時(shí)的測(cè)定例的光譜圖，圖 6是光照射于金屬微粒子時(shí)所形成的增強(qiáng)電場(chǎng)的說(shuō)明圖。如圖4所示，當(dāng)入射光(波長(zhǎng)V)照射于作為被檢測(cè)物質(zhì)的目標(biāo)分子時(shí)，大部分成為瑞利散射光并且波長(zhǎng)未變化地進(jìn)行散射。一部分被散射為包含目標(biāo)分子的分子振動(dòng)信息的拉曼散射光(波長(zhǎng)v-v’)。在該拉曼散射光中，得到如圖5示出的目標(biāo)分子(這里示出了乙醛分子作為例子)的指紋光譜。圖5是被檢測(cè)物質(zhì)為乙醛時(shí)的光譜的測(cè)定例，橫軸表示拉曼位移(單位=CnT1)，縱軸表示信號(hào)強(qiáng)度。通過(guò)該指紋光譜，能夠確認(rèn)檢測(cè)的物質(zhì)為乙醛分子。但是，拉曼散射光 (拉曼信號(hào))非常微弱，難以檢測(cè)僅微量存在的物質(zhì)。因此，利用表面等離子體共振產(chǎn)生增強(qiáng)電場(chǎng)而增強(qiáng)拉曼信號(hào)。圖6是光照射于金屬微粒子時(shí)所形成的增強(qiáng)電場(chǎng)的說(shuō)明圖。表面等離子體共振是指通過(guò)物質(zhì)表面的固有的邊界條件而引起與光耦合的電子波的振動(dòng)模式。具體來(lái)說(shuō)，如圖 6所不，在對(duì)小于入射光波長(zhǎng)的金屬微粒子照射光的情況下，存在于金屬微粒子的表面的自由電子由于入射光的電場(chǎng)而受到作用從而共振。在金屬微粒子附近成為由自由電子產(chǎn)生的電偶極子一致(align)的狀態(tài)，結(jié)果形成比入射光的電場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)電場(chǎng)。該現(xiàn)象為小于光的波長(zhǎng)的金屬微粒子所特有的現(xiàn)象。并且，一方面在金屬表面存在傳播型的表面等離子體， 另一方面在金屬微粒子中存在局域型表面等離子體。當(dāng)局域型表面等離子體、即在表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)上局域存在的等離子體被激發(fā)時(shí)，感應(yīng)產(chǎn)生顯著增強(qiáng)的電場(chǎng)。該現(xiàn)象稱(chēng)為局域表面等離子體共振。在上述實(shí)施例中，在基板20上排列金屬微粒子，在金屬微粒子間的間隙中形成增強(qiáng)電場(chǎng)。這里，當(dāng)作為被檢測(cè)物質(zhì)的目標(biāo)分子進(jìn)入時(shí)，該拉曼散射光被增強(qiáng)電場(chǎng)增強(qiáng)而得到較強(qiáng)的拉曼信號(hào)。將這種拉曼散射光稱(chēng)為表面增強(qiáng)拉曼散射光。結(jié)果，即使是微量存在的目標(biāo)分子也能夠進(jìn)行拉曼分光。這是能夠以高靈敏度檢測(cè)微量的目標(biāo)分子的原理。以上說(shuō)明的實(shí)施例I以及實(shí)施例2的傳感器芯片10為利用局域表面等離子體共振以及表面增強(qiáng)拉曼散射而檢測(cè)被檢測(cè)物質(zhì)的傳感器。因此，根據(jù)實(shí)施例I以及實(shí)施例2， 金屬微粒子30對(duì)應(yīng)于形成在基板20表面20a的凸部22、23 (或者凸部25、26、27、28)的間隔，形成于金屬微粒子間的微小間隙的方向?qū)R排列。因此，更加有效地產(chǎn)生局域表面等離子體共振。結(jié)果，形成了實(shí)現(xiàn)高靈敏度的表面增強(qiáng)拉曼散射，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以高靈敏度檢測(cè)物質(zhì)的傳感器芯片。并且，基板20為電介質(zhì)。在上述實(shí)施例中，通過(guò)在金屬微粒子間的間隙周?chē)a(chǎn)生的局域表面等離子體共振所引起的增強(qiáng)電場(chǎng)，增強(qiáng)了表面增強(qiáng)拉曼散射，從而檢測(cè)該被檢測(cè)物質(zhì)的指紋光譜。因此，通過(guò)使基板20的材質(zhì)為電介質(zhì)，能夠排除金屬微粒子周?chē)慕橘|(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響，從而不會(huì)損害光譜的峰值強(qiáng)度。并且，金屬微粒子30的平均粒徑Dl小于入射光的波長(zhǎng)，具有形成由表面等離子體共振引起的增強(qiáng)電場(chǎng)的大小。在光照射于小于入射光的波長(zhǎng)的金屬微粒子的情況下，存在于金屬微粒子的表面的自由電子由于入射光的電場(chǎng)而受到作用，從而產(chǎn)生共振，在金屬微粒子的周?chē)蔀橛勺杂呻娮赢a(chǎn)生的電偶極子一致的狀態(tài)，從而能夠形成比入射光的電場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)電場(chǎng)。并且，凹凸結(jié)構(gòu)的彼此相鄰的凸部之間的距離Wl小于金屬微粒子30的平均粒徑 Dl。因此，金屬微粒子不會(huì)脫落到凹部24內(nèi)，并且能夠通過(guò)凸部22、23的上部棱線22a、23a 以適當(dāng)?shù)拈g隙排列。此外，金屬微粒子由金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鑰(Mo)、 鉻(Cr)、或者它們的合金或復(fù)合體形成。作為金屬微粒子，如果使用上述材質(zhì)，能夠形成表面等離子體共振(SPR)、局域表面等離子體共振(LSPR)、表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)，特別是 Au或Ag能夠強(qiáng)烈地形成這些特性，從而能夠以高靈敏度檢測(cè)被檢測(cè)物質(zhì)。傳感器芯片 實(shí)施例3
接著，參照附圖對(duì)實(shí)施例3涉及的傳感器芯片進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例3的特征為凹凸結(jié)構(gòu)的截面形狀與實(shí)施例I以及實(shí)施例2不同。因此，對(duì)不同的地方進(jìn)行說(shuō)明。圖7是示出實(shí)施例3涉及的傳感器芯片的一部分的截面圖。在圖7中凹凸結(jié)構(gòu)的凹部形成為相對(duì)于基板20的上面底側(cè)狹窄并具有斜壁(錐形)。這種形狀也可以應(yīng)用于上述實(shí)施例I的一維結(jié)構(gòu)、實(shí)施例2的二維結(jié)構(gòu)(圖中示出的是實(shí)施例I的情況)。金屬微粒子30被凸部22和凸部23保持，具有規(guī)定的排列結(jié)構(gòu)。這樣也能夠得到與實(shí)施例I以及實(shí)施例2相同的效果。并且，在以蝕刻法等形成凹部24的情況下，雖然凹部24形成錐形形狀，但是只要凹凸結(jié)構(gòu)的彼此相鄰的凸部間的距離W1、金屬微粒子30的平均粒徑D1、金屬微粒子間的距離LI的關(guān)系與上述實(shí)施例I以及實(shí)施例2相同，就具有容易制造的優(yōu)點(diǎn)。傳感器芯片 變形例接著，參照附圖對(duì)傳感器芯片的變形例進(jìn)行說(shuō)明。變形例的特征為在基板20的上面21使用噴墨法來(lái)排列金屬微粒子。圖8是變形例涉及的光照射于金屬微粒子時(shí)所形成的增強(qiáng)電場(chǎng)的說(shuō)明圖。在傳感器芯片10中，金屬微粒子30在基板表面20a上以形成大致一層的方式排列。通過(guò)用噴墨法使金屬微粒子30混合于分散介質(zhì)的分散液滴到基板表面20a上并使分散介質(zhì)蒸發(fā),從而能夠使金屬微粒子30吸附于基板20。在這種構(gòu)成中，如圖8所示，在基板20上形成金屬微粒子30，配置為能夠在其間隙中形成增強(qiáng)電場(chǎng)。這里，當(dāng)被檢測(cè)物質(zhì)(目標(biāo)分子)進(jìn)入金屬微粒子間時(shí)，其拉曼散射光被增強(qiáng)電場(chǎng)增強(qiáng)，得到較強(qiáng)的拉曼信號(hào)。在該結(jié)構(gòu)中，與如實(shí)施例I和實(shí)施例2的通過(guò)凹凸結(jié)構(gòu)使金屬微粒子排列的情況相比，雖然檢測(cè)靈敏度略微降低，但是通過(guò)適當(dāng)調(diào)整分散介質(zhì)和金屬微粒子30的混合比例，能夠以形成局域表面等離子體共振的方式配置金屬微粒子間的距離LI。傳感器芯片的制造方法接著，參照附圖對(duì)傳感器芯片的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖9、圖10是示出傳感器芯片的主要制造工序的截面圖。作為基板20，可以使用石英、水晶、硼硅酸玻璃等玻璃、硅等，但是這里以石英板為例進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖9(a)所示，在潔凈的基板20的表面利用旋轉(zhuǎn)涂布器等裝置涂布抗蝕劑40并使其干燥。接著，為了制作期望的凹凸圖案，進(jìn)行激光干涉曝光。在本實(shí)施例中，金屬微粒子以及凹凸結(jié)構(gòu)的尺寸比照射光的波長(zhǎng)(這里為可見(jiàn)光至近紅外光的區(qū)域)小，因此作為曝光裝置，可以使用電子束曝光法和使用紫外激光的光干涉曝光法等。電子束曝光法的曝光自由度較高，但是對(duì)量產(chǎn)性有限制。因此，使用量產(chǎn)性?xún)?yōu)良的采用紫外激光的光干涉曝光裝置。圖11是示出使用紫外激光的光干涉曝光裝置的概要的系統(tǒng)說(shuō)明圖。從激光裝置發(fā)出的激光經(jīng)由遮光器101被鏡子102折返，被半透鏡103向兩方向分岔。分岔的各個(gè)紫外線激光被鏡子104、105折返，經(jīng)由物鏡106、107和針孔而將光束擴(kuò)大。并且，使擴(kuò)大的紫外激光照射于掩膜108、109而制作干涉條紋，并照射在涂布有抗蝕劑40 (參照?qǐng)D9(a))的基板20 (傳感器基板70)。此時(shí)，通過(guò)干涉條紋的曝光構(gòu)成能夠進(jìn)行各種圖案的曝光。在本實(shí)施例中，作為干涉曝光的光源，使用連續(xù)振蕩的YV04激光(波長(zhǎng)266nm，最大輸出200mW)。使用正型抗蝕劑，抗蝕劑膜厚為I Pm。關(guān)于抗蝕劑的曝光圖案，一個(gè)圖案為格子狀，另一個(gè)圖案也為格子狀，可以根據(jù)兩者交叉的角度的不同而形成各種圖案，并且可減小至激光波長(zhǎng)的一半的大小。兩者的干涉條紋的潛像在抗蝕劑40上形成，將抗蝕劑顯影而形成所期望的圖案(圖9(b))。之后，將未被抗蝕劑圖案保護(hù)的部分蝕刻，從而在基板20上形成凹部24(圖 9(c))。此外，將殘留在基板20上的抗蝕劑40去除(圖9(d))。由此，形成凸部22、23、… 和凹部24組成的凹凸結(jié)構(gòu)。這里，相鄰的凸部間的距離Wl (凹部24的寬度)被設(shè)定成小于金屬微粒子30的平均粒徑Dl。接著，使用噴墨法使金屬微粒子30排列在凹凸結(jié)構(gòu)上。如圖10(e)所示，在基板 20的大致中央部，形成了凹凸結(jié)構(gòu)的部分為傳感部11，并在其大致中央部分將含有金屬微粒子的分散液80用噴墨裝置噴出。并且，以噴在凹凸結(jié)構(gòu)上后的分散液的分布大小比凹凸結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域小的方式進(jìn)行噴出。在噴出之后，如圖10(f)所示，分散液馬上以由于表面張力而鼓起的方式著落于傳感部11。之后，在分散介質(zhì)浸透至凹凸結(jié)構(gòu)的凹部24的同時(shí)，通過(guò)緩慢干燥而去除分散介質(zhì)。并且，也可以通過(guò)加熱干燥來(lái)去除分散介質(zhì)。在分散介質(zhì)的蒸發(fā)過(guò)程中，分散的金屬微粒子中的大部分由于凹凸結(jié)構(gòu)的凸部22、23的上部棱線22a、23a而被捕獲于凹部24。 金屬微粒子30向凹凸結(jié)構(gòu)的吸附通過(guò)分散介質(zhì)從上面蒸發(fā)以及分散介質(zhì)在凹凸結(jié)構(gòu)的凹部24傳播而在外側(cè)滲出的作用而產(chǎn)生。接著，對(duì)金屬微粒子的制造方法的一個(gè)例子進(jìn)行說(shuō)明。并且，省略了圖示。首先， 在可旋轉(zhuǎn)的真空室內(nèi)，一邊使由低蒸汽壓的烷基萘和作為親油性表面活性劑的多胺制成的液體在真空室的內(nèi)壁循環(huán)，一邊形成真空。真空度為約102 (Pa)。使金屬微粒子從能夠通過(guò)其中具有的加熱單元(電阻加熱或者感應(yīng)加熱)使加入坩堝的金屬蒸發(fā)的蒸鍍?cè)凑舭l(fā)并被在真空室的內(nèi)壁循環(huán)的液體捕捉，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)在真空室的下部作為液體儲(chǔ)存。作為金屬微粒子，適合使用Au、Ag、Al、Cu、Pd、Cr、Pt等。其粒子直徑優(yōu)選為難以由于重力而出現(xiàn)沉積、并且小于入射光的波長(zhǎng)的200nm以下,更優(yōu)選為10nm-100nm。作為具體實(shí)例，對(duì)具有強(qiáng)烈地形成SPR、LSPR、SERS的特性的Ag納米粒子的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。銀納米粒子可以使用這樣的銀納米粒子在檸檬酸鈉存在下，在硝酸銀溶液中添加硫酸亞鐵而還原銀離子，從而生成平均粒徑IOOnm以下的銀納米粒子。也可以將硫酸亞鐵和檸檬酸鈉預(yù)先混合，在室溫下將硝酸銀溶液加入該混合溶液中，從而將硝酸銀還原。 硝酸銀溶液的銀濃度適合為lg/L_200g/L，硫酸亞鐵的量只要是能夠?qū)⑾跛徙y充分還原的量即可。并且，檸檬酸鈉的量適合為銀的摩爾數(shù)的2倍至7倍。硝酸銀溶液和硫酸亞鐵溶液的混合優(yōu)選每個(gè)供應(yīng)噴嘴以5ml/min-20ml/min進(jìn)行投入?；旌虾?進(jìn)行攪拌以均勻地進(jìn)行反應(yīng)。通過(guò)該反應(yīng)，銀被還原，得到含有粒徑為納米尺寸的銀超微粒子(銀納米粒子)的銀膠體液。將該銀膠體液進(jìn)行固液分離，用檸檬酸鈉將分離的固體成分洗凈，可得到銀納米粒子分散的銀膠體液。例如，銀納米粒子的分散液可以這樣制造使原料微粒子分散于適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)而得到分散液，在該分散液中添加硫醇化合物。金屬微粒子相對(duì)于分散介質(zhì)的濃度優(yōu)選為I重量％-50重量更優(yōu)選4重量％-20重量％。當(dāng)金屬微粒子的重量％過(guò)少時(shí),形成的金屬微粒子的密度小，局域表面等離子體共振產(chǎn)生的增強(qiáng)電場(chǎng)變?nèi)?。相反，?dāng)金屬微粒子的重量％過(guò)多時(shí)，液滴的噴出不穩(wěn)定。作為分散介質(zhì)，可以為例如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、辛醇、乙二醇、二甘醇、甘油等醇類(lèi)；甲基纖維素、乙基纖維素、苯基纖維素等纖維素類(lèi)；醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲酸乙酯等酯類(lèi)；丙酮、甲乙酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基異丙基酮、環(huán)已酮等酮類(lèi)；戊烷、己烷、辛烷等脂肪族烴類(lèi)(烷烴類(lèi))；環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等脂環(huán)烴類(lèi)；苯、甲苯、 二甲苯、己苯、丁苯、辛苯、壬苯、癸苯、十一烷苯、十二烷苯、十三烷苯、十四烷苯等具有長(zhǎng)鏈烷基的苯類(lèi)(烷基苯類(lèi)衍生物)等的芳香族烴類(lèi)；二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2_ 二氯乙烷等鹵化烴類(lèi)；卩比唆、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮等芳香族雜環(huán)類(lèi)；乙腈、丙腈、丙烯腈等腈類(lèi)；N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等酰胺類(lèi)等；可以將它們中的一種或者兩種以上組合使用。但是，蒸汽壓較高的分散介質(zhì)在噴嘴附近容易蒸發(fā)，容易堵塞噴嘴，因此在噴出液滴期間之外，需要采取在噴嘴上安裝防止蒸發(fā)的帽等措施。作為使金屬微粒子分散于這些分散介質(zhì)的方法，可以是使用珠研磨、回轉(zhuǎn)研磨 (口:y 4 y ^ ；i )和均化器等通過(guò)機(jī)械沖擊、剪切進(jìn)行分散的方法、使用超聲波和高壓均化器等通過(guò)氣蝕力進(jìn)行分散的方法等。在這些方法中，經(jīng)常使用利用超聲波裝置特別是超聲波均化器的分散方法。在施加超聲波進(jìn)行分散的情況下，頻率范圍優(yōu)選為2kHz-100kHz 的范圍，更優(yōu)選2kHz-50kHz的范圍。特別優(yōu)選10kHz-40kHz的范圍。雖然超聲波的照射可以是連續(xù)的也可以不連續(xù)的，但是在照射時(shí)間較長(zhǎng)的情況下優(yōu)選是不連續(xù)的。這是由于利用超聲波長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)照射的加熱對(duì)粒子的分散帶來(lái)惡劣影響。在噴墨法中提出了各種方式。大部分為靜電方式、壓電方式和膜沸騰噴墨方式。靜電方式的原理是當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至作為致動(dòng)器的靜電間隙(gap)時(shí)，空腔(cavity)內(nèi)的振動(dòng)板位移，在空腔內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，通過(guò)該壓力變化使墨水滴從噴嘴噴出。壓電方式的原理是當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送至作為致動(dòng)器的壓電元件時(shí)，空腔內(nèi)的振動(dòng)板位移，在空腔內(nèi)產(chǎn)生壓力變化，通過(guò)該壓力變化使墨水滴從噴嘴噴出。另一方面，膜沸騰噴墨方式的原理是在空腔內(nèi)具有微小加熱器，瞬間加熱到300°C以上，墨水成為膜沸騰狀態(tài)，生成氣泡，通過(guò)該壓力變化使墨水滴從噴嘴噴出。本發(fā)明可以采用任意方式的噴墨裝置。并且，在本實(shí)施例中，傳感器芯片10通過(guò)將多個(gè)傳感器芯片排列于大張的傳感器基板而進(jìn)行分批處理來(lái)制造。圖12是示出傳感器基板上的傳感器芯片的配置構(gòu)成的配置圖。通過(guò)上述的方法 (參照?qǐng)D9和10)，在傳感器基板70上形成多個(gè)凹凸結(jié)構(gòu)。這些凹凸結(jié)構(gòu)的各個(gè)集合為傳感部11。形成凹凸結(jié)構(gòu)之后，使用噴墨裝置將分散了金屬微粒子的分散液噴在凹凸結(jié)構(gòu)上， 從而形成傳感器芯片10。傳感器基板70固定于噴墨裝置的XY平臺(tái)，在該傳感器基板70上，如圖12所示， 排列多個(gè)傳感器芯片10。使XY平臺(tái)逐次移動(dòng)到分散液噴出至傳感器芯片10的中央部的位置進(jìn)行定位并臨時(shí)靜止，并從選擇的噴嘴噴出分散液。然后，使XY平臺(tái)向下一個(gè)傳感器芯片10的中央部移動(dòng)，同樣地噴出分散液。反復(fù)進(jìn)行該動(dòng)作，將分散液噴出至全部的傳感器芯片10(傳感部11)。之后，干燥分散介質(zhì)，使金屬微粒子排列于凹凸結(jié)構(gòu)。在將傳感器芯片10形成在傳感器基板70上之后，使用切割裝置等一個(gè)一個(gè)地切斷，成為單個(gè)的傳感器芯片10，從而形成如圖I、圖2所示的傳感器芯片10。因此，根據(jù)本實(shí)施例的制造方法，凹凸結(jié)構(gòu)使用激光干涉曝光法和蝕刻法等形成。 通過(guò)這種方法，能夠?qū)纪沟呐帕行纬衫缫痪S結(jié)構(gòu)或者二維結(jié)構(gòu)的圖案。并且，當(dāng)分散液噴在凹凸結(jié)構(gòu)的上部時(shí)，金屬微粒子30沿各凸部的上部棱線排列，在將分散介質(zhì)干燥(或者加熱干燥)去除的過(guò)程中，使金屬微粒子沿著所形成的凹凸結(jié)構(gòu)的圖案排列。在本實(shí)施例中，金屬微粒子30分散于分散介質(zhì)的分散液噴在凹凸結(jié)構(gòu)的上部的工序使用噴墨裝置進(jìn)行。作為現(xiàn)有的金屬微粒子的排列方法，已知這樣的方法將分散液的液滴滴在基板上，用如旋轉(zhuǎn)涂布器的裝置通過(guò)離心力較薄地均勻擴(kuò)散。這里，通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)布置在傳感器芯片上的金屬微粒子的狀態(tài)在圖15中示出。在該方法中，比重大于分散介質(zhì)的金屬微粒子也一起由于離心力而向外側(cè)擴(kuò)散，結(jié)果，存在較多的金屬微粒子浪費(fèi)的問(wèn)題。 對(duì)此，在本實(shí)施例中，由于能夠通過(guò)噴墨法將分散液中含有的金屬微粒子全部留在凹凸結(jié)構(gòu)上，因此可以有效地進(jìn)行制造。此外，如圖10(e)、(f)所示，噴出分散液80后擴(kuò)散的大小比凹凸結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域小。在噴出之后，分散液馬上以由于表面張力而鼓起的方式附著于傳感部。之后，分散介質(zhì)在浸透到凹凸結(jié)構(gòu)的凹部的同時(shí)，緩慢干燥。在該過(guò)程中，分散的金屬微粒子的大部分被捕獲于凹凸結(jié)構(gòu)的凹部。這是通過(guò)分散介質(zhì)的蒸發(fā)和分散介質(zhì)在凹凸結(jié)構(gòu)的凹部傳播而在外側(cè)滲出的作用而產(chǎn)生。結(jié)果，能夠?qū)⒎稚⒁褐泻械慕饘傥⒘Ｗ拥拇蟛糠謿埩粼诎纪菇Y(jié)構(gòu)， 從而能夠不產(chǎn)生浪費(fèi)、有效地進(jìn)行制造。(檢測(cè)裝置)接著，參照附圖對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖13是示出檢測(cè)裝置的構(gòu)成的一個(gè)實(shí)例的構(gòu)成圖。檢測(cè)裝置200由每次檢測(cè)都要進(jìn)行更換的傳感器芯片10和吸入流路220等消耗品、能夠反復(fù)使用的主體部構(gòu)成。主體部的主要構(gòu)成由包含以能夠儲(chǔ)存和更換消耗品的方式可開(kāi)閉的傳感部蓋 201、排出單元203、主體的框體204、光源205、透鏡206、207、209、濾光器210、分光器211、 受光元件212等的檢測(cè)部、處理檢測(cè)的信號(hào)并進(jìn)行檢測(cè)部的控制的信號(hào)處理/控制部213、 供應(yīng)電力的電力供應(yīng)部214、用于建立與外部的接口的連接部215、連接部216等構(gòu)成。當(dāng)使排出單元203動(dòng)作時(shí)，吸入流路220、傳感器芯片10內(nèi)的流路以及排出流路 221內(nèi)成為負(fù)壓，包含應(yīng)當(dāng)檢測(cè)的被檢測(cè)物質(zhì)(目標(biāo)物質(zhì))的氣體試樣從吸入口 202被吸入。在吸入流路220的入口具有除塵過(guò)濾器230，比較大的粉塵和一部分水蒸氣等被去除。 氣體試樣通過(guò)吸入流路220，經(jīng)由傳感器芯片10內(nèi)的流路而從排出流路221排出。此時(shí)，目標(biāo)物質(zhì)通過(guò)傳感器芯片10的表面附近，吸附或者分散于傳感器芯片10，成為能夠被檢測(cè)的狀態(tài)。關(guān)于吸入以及排出氣體試樣的路徑形狀，進(jìn)行了多方面的考慮，使得來(lái)自外部的光不進(jìn)入傳感部,并且對(duì)于氣體狀的試樣的流體阻力小。通過(guò)使來(lái)自外部的光不進(jìn)入傳感部，不會(huì)進(jìn)入拉曼散射光以外的噪聲光，提高了信號(hào)的S/N比。除了流路形狀以外，對(duì)于形成流路的材料也需要選擇難以反射光的材料、顏色、表面形狀。此外，通過(guò)使對(duì)于氣體試樣的流體阻力變小，能夠較多地收集該檢測(cè)裝置200附近的氣體試樣，從而能夠進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)。通過(guò)將這些流路的形狀盡可能地形成無(wú)角部的光滑形狀，氣體試樣不會(huì)滯留。并且，作為排出單元203，選擇對(duì)應(yīng)于流路阻力的靜壓、風(fēng)量的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和泵也是必要的。對(duì)該傳感器芯片10以單一波長(zhǎng)照射來(lái)自直線偏振光的光源(激光光源)205的光，SERS (表面增強(qiáng)拉曼散射)光從傳感器芯片10發(fā)射，在透鏡207被聚光，并通過(guò)半透鏡 208進(jìn)入受光兀件212。在該光中，由于含有與來(lái)自光源的入射光的波長(zhǎng)相同的瑞利光、以及SERS光等，因此通過(guò)濾光器210將瑞利光去除，并進(jìn)入分光器211。通過(guò)分光器211和受光元件212，得到目標(biāo)物質(zhì)特有的指紋光譜，通過(guò)與預(yù)先保持的數(shù)據(jù)相對(duì)照，能夠確定目標(biāo)物質(zhì)。當(dāng)一次的目標(biāo)物質(zhì)的檢測(cè)完成時(shí)，目標(biāo)物質(zhì)自然地?cái)U(kuò)散并排出，但是可以使用排出單元203積極地促進(jìn)排出，并且準(zhǔn)備下一次的檢測(cè)，更換使用完的傳感器芯片10，通過(guò)這樣的方法來(lái)準(zhǔn)備下一次的檢測(cè)。這里，對(duì)更換傳感器芯片10的方法進(jìn)行說(shuō)明。為了更換傳感器芯片10，打開(kāi)傳感部蓋201，卸下與傳感器芯片10和吸入流路220、除塵過(guò)濾器230等成為一體的消耗品。當(dāng)將新的消耗品的吸入口的密封部解除后、沿著傳感器芯片10的部分的定位部件設(shè)置新的消耗品時(shí)，傳感器芯片檢測(cè)器240進(jìn)行動(dòng)作，確定處于能夠檢測(cè)的狀態(tài)。并且，在電力供應(yīng)部中可以使用一次電池或者二次電池。在一次電池的情況下，在主體的框體204的下部具有電池更換用的開(kāi)口部(未示出)，可以在主體顯示部(未示出) 上顯示電池容量用完時(shí)更換電池。在二次電池的情況下，當(dāng)在主體顯示部顯示電池容量用完時(shí)，在主體的框體204的下部具有連接部215，通過(guò)連接充電器而對(duì)二次電池進(jìn)行充電， 當(dāng)顯示充電完成時(shí)，將充電器取下，可以進(jìn)行再次使用。接著，參照框圖對(duì)該檢測(cè)裝置200的控制系統(tǒng)的構(gòu)成以及作用進(jìn)行說(shuō)明。圖14是示出檢測(cè)裝置涉及的控制系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。另外，也參照?qǐng)D13。在檢測(cè)裝置200的表面上具有操作面板250、顯示部251、用作與外部的接口的連接部215、電力供應(yīng)部214。在電力供應(yīng)部214為二次電池的情況下，具有充電用的連接部216。在主體的上部的傳感部蓋201的內(nèi)部具有傳感器芯片10、用于檢測(cè)傳感器芯片10的有無(wú)并且讀取傳感器芯片10的編碼的傳感器芯片檢測(cè)器240，其信息經(jīng)由傳感器芯片檢測(cè)電路234傳送至構(gòu)成信號(hào)處理/控制部213的CPU (Central Processing Unit)并被判斷。該狀態(tài)為檢測(cè)的準(zhǔn)備完成的狀態(tài)，因此從CPU向顯示部251發(fā)出準(zhǔn)備OK的顯示信號(hào)?？吹皆擄@示信號(hào)的操作者從操作面板250將檢測(cè)開(kāi)始的指示信號(hào)向CPU發(fā)出。當(dāng)CPU收到檢測(cè)開(kāi)始的信號(hào)時(shí)，首先向光源驅(qū)動(dòng)電路231發(fā)出光源動(dòng)作的信號(hào)，使光源205動(dòng)作。在光源205中內(nèi)置有溫度傳感器和光量傳感器，其信息向CPU發(fā)送，判斷是否穩(wěn)定。如果該判斷為0K，接著為了將含有應(yīng)檢測(cè)的目標(biāo)物質(zhì)的氣體試樣向傳感器芯片10 的表面附近引導(dǎo)，使排出單元203動(dòng)作的信號(hào)從CPU向吸入單元驅(qū)動(dòng)電路235發(fā)出指示，氣體試樣從吸入口 202經(jīng)由220、傳感器芯片空間、排出流路221向外部排出。在檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)作中，具有以單一波長(zhǎng)發(fā)射直線偏振光的穩(wěn)定的光的光源 205 (激光光源)，通過(guò)來(lái)自CPU的信號(hào)由光源驅(qū)動(dòng)電路231驅(qū)動(dòng),而發(fā)射激光。該激光照射于傳感器芯片10，瑞利光和SERS (表面增強(qiáng)拉曼散射)光經(jīng)由透鏡206、207和半透鏡208 進(jìn)入受光側(cè)。首先，通過(guò)經(jīng)由用于遮斷瑞利光的濾光器210，僅SERS光進(jìn)入分光器211。分光器211通過(guò)分光器驅(qū)動(dòng)電路232控制。作為分光器211，在采用利用了法布里-珀羅(Fabry-Perot)共振的標(biāo)準(zhǔn)具的情況下,設(shè)定透過(guò)的光的頻帶(入I- A 2)和半幅值,從入I 開(kāi)始使透過(guò)的波長(zhǎng)每次以半幅值變化，反復(fù)進(jìn)行直到、2，利用受光元件212將該半幅值的光信號(hào)的強(qiáng)度在受光電路233變換為電信號(hào)。由此，得到檢測(cè)出的SERS光的光譜。像這樣得到的目標(biāo)物質(zhì)的SERS光的光譜與儲(chǔ)存于信號(hào)處理/控制部213的ROM中的光譜數(shù)據(jù)比較，判斷是否為目的物質(zhì)，從而確定該物質(zhì)。為了向操作者通知該判斷結(jié)果， 從CPU向顯示部251顯示該結(jié)果信息。在將得到的物質(zhì)判定結(jié)果作為信息向外部發(fā)送的情況下，基于預(yù)先決定的接口規(guī)格從連接部215發(fā)送。作為電力供應(yīng)部214，可以使用一次電池、二次電池等。在一次電池的情況下，CPU 將儲(chǔ)存于ROM的信息與得到的一次電池的電壓信息進(jìn)行比較判斷，如果在規(guī)定電壓以下， 在顯示部251顯示電池更換的顯示。操作者看到該顯示，更換一次電池，從而能夠再次使用。在二次電池的情況下，CPU將儲(chǔ)存于ROM的信息與得到的二次電池的電壓信息進(jìn)行比較判斷，如果在規(guī)定電壓以下，在顯示部251顯示需要充電的顯示。操作者看到該顯示，將充電器連接于連接部216，直到變成規(guī)定電壓為止，通過(guò)進(jìn)行充電，可以反復(fù)使用。在這樣的檢測(cè)裝置200中，在傳感器芯片10上，納米級(jí)大小的金屬微粒子被排列成在微小間隙的方向上對(duì)齊，更加有效地產(chǎn)生通過(guò)在金屬微粒子上照射激光而激發(fā)的局域表面等離子體共振。結(jié)果，產(chǎn)生表面增強(qiáng)拉曼散射，從而能夠?qū)崿F(xiàn)以高靈敏度檢測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)裝置。根據(jù)以上說(shuō)明的傳感器芯片10以及檢測(cè)裝置200，可以進(jìn)行各種被檢測(cè)物質(zhì)的檢測(cè)。以下給出了被檢測(cè)物質(zhì)的例子。在安全領(lǐng)域，能夠進(jìn)行在機(jī)場(chǎng)、碼頭、交通機(jī)關(guān)等進(jìn)行的麻藥、爆炸物的探測(cè)、以及可燃性危險(xiǎn)物的探測(cè)。在醫(yī)療、健康領(lǐng)域，作為以流感為代表的傳染病的原因的各種病毒的檢測(cè)，檢測(cè)口腔氣體中含有的硫化氫、甲硫醇、二甲基硫來(lái)判斷牙周病的有無(wú)，通過(guò)檢測(cè)呼吸氣體中含有的一氧化氮(NO)來(lái)進(jìn)行哮喘的檢查?；蛘撸ㄟ^(guò)檢測(cè)呼吸氣體中含有的揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)而進(jìn)行癌的篩選檢查，通過(guò)檢測(cè)呼吸氣體中含有的丙酮進(jìn)行脂肪燃燒監(jiān)測(cè)，通過(guò)檢測(cè)呼吸氣體中含有的異戊二烯進(jìn)行膽固醇監(jiān)測(cè)等。此外，可以檢查作為室內(nèi)空氣中含有的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醒等。符號(hào)說(shuō)明
10傳感器芯片
11傳感部
20基板
22,23凸部
24凹部
22a、23a凸部的上部棱線
30金屬微粒子。
權(quán)利要求
1.一種傳感器芯片,包括基板；凹凸結(jié)構(gòu)，在所述基板的表面排列成格子狀；多個(gè)金屬微粒子，在所述凹凸結(jié)構(gòu)中，通過(guò)與夾著凹部而位于所述凹部?jī)蓚?cè)的凸部的上部棱線接觸而被保持；以及間隙，在所述多個(gè)金屬微粒子的至少一部分中的彼此相鄰的金屬微粒子之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器芯片，其中，所述間隙為產(chǎn)生表面等離子體共振的微小間隙，并且所述基板為電介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器芯片，其中，所述金屬微粒子的平均粒徑比入射光的波長(zhǎng)小，并且具有形成由表面等離子體共振引起的增強(qiáng)電場(chǎng)的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器芯片，其中，夾著所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述凹部而位于所述凹部?jī)蓚?cè)的所述凸部之間的距離比所述金屬微粒子的平均粒徑小。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳感器芯片，其中，所述金屬微粒子為金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鑰(Mo)、鉻 (Cr)、或者它們的合金或復(fù)合體。
6.—種傳感器芯片的制造方法,包括在基板表面形成排列成格子狀的凹凸結(jié)構(gòu)的步驟；將在分散介質(zhì)中分散有金屬微粒子的分散液噴在所述凹凸結(jié)構(gòu)的上部的步驟；以及將所述分散介質(zhì)去除的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器芯片的制造方法，其中，將所述分散液噴在所述凹凸結(jié)構(gòu)的上部的步驟采用噴墨法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器芯片的制造方法，其中，噴出的所述分散液覆蓋所述上部的區(qū)域的大小比所述凹凸結(jié)構(gòu)的形成區(qū)域小。
9.一種檢測(cè)裝置，包括將氣體狀的被檢測(cè)物質(zhì)輸送至傳感器芯片上的吸入裝置和排出裝置；激發(fā)拉曼散射的裝置；去除瑞利散射光的光學(xué)裝置；將拉曼散射光分光的分光裝置；將分光的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的受光裝置；以及將轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的拉曼信息進(jìn)行信號(hào)處理和控制的信號(hào)處理/控制裝置；并且利用在所述傳感器芯片上的金屬微粒子間產(chǎn)生的局域表面等離子體共振以及表面增強(qiáng)拉曼散射對(duì)所述檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供傳感器芯片、傳感器芯片的制造方法和檢測(cè)裝置。傳感器芯片包括基板；凹凸結(jié)構(gòu)，由在基板的表面排列成格子狀而形成的凸部和凸部間的凹部構(gòu)成；以及金屬微粒子，通過(guò)凹凸結(jié)構(gòu)的彼此相鄰的凸部的上部棱線以具有產(chǎn)生表面等離子體共振的微小間隙的方式排列。
文檔編號(hào)G01N21/01GK102590088SQ201110430600
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者坂上裕介 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社