專利名稱：用于表面增強拉曼光譜術(shù)的電驅(qū)動設(shè)備的制作方法
用于表面增強拉曼光譜術(shù)的電驅(qū)動設(shè)備
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體涉及用于表面增強拉曼光譜術(shù)的電驅(qū)動設(shè)備。拉曼光譜術(shù)用于研究當(dāng)光子與分子相互作用從而導(dǎo)致散射的光子的能量轉(zhuǎn)移時分子能態(tài)之間的躍遷。分子的拉曼散射可看作兩個過程。位于特定能態(tài)的分子首先被入射光子激發(fā)到另一個(虛或?qū)?能態(tài)，其通常處于光頻域內(nèi)。然后被激發(fā)的分子作為受環(huán)境影響的偶極子輻射源輻射，與激發(fā)光子相比，偶極子輻射源以可能相對較低的頻率(例如斯托克斯散射)或相對較高的頻率(即反斯托克斯散射)位于該環(huán)境中。不同分子或物質(zhì)的拉曼光譜具有可用于識別物種的特征峰。同樣，拉曼光譜術(shù)是一種用于各種化學(xué)或生物檢測應(yīng)用的有用的技術(shù)。然而，固有的拉曼散射過程效率非常低，而粗糙的金屬表面、各種類型的納米天線以及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)已經(jīng)用于增強拉曼散射過程(即上述的激發(fā)和/或輻射過程)。 該領(lǐng)域通常以表面增強拉曼光譜術(shù)(SERS)為人所知。


參照下面的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明實施例的特征和優(yōu)點將變得明顯，其中相同的附圖標(biāo)記對應(yīng)于相似(盡管可能不完全相同)的部件。為了簡短起見，具有先前描述的功能的附圖標(biāo)記或特征可能也可能不結(jié)合有它們出現(xiàn)的其它附圖被描述。圖1是為清楚起見去除電極中的一個電極的電驅(qū)動設(shè)備實施例的透視圖；圖2A是沿圖1的線2A-2A截取的具有所示的附加電極和電源的截面圖；圖2B是圖2A中的其中一個突起的放大圖，圖示了突起的曲率半徑(r)；圖3A和圖:3B是適合應(yīng)用于本文公開的設(shè)備中的局部透明的電極實施例的俯視圖；圖4A是具有刀刃突起的比較結(jié)構(gòu)的透視圖；圖4B是圖4A的其中一個刀刃突起的放大圖，圖示了突起的曲率半徑(r)；圖5是包括單個錐形突起的設(shè)備實施例和在不同電壓作用下在所述突起上的模擬等勢線的示意截面圖；圖6是圖5圖示的更詳細(xì)的放大圖；圖7是包括單個刀刃突起的比較設(shè)備和在不同電壓作用下在所述突起上的模擬等勢線的示意截面圖；圖8是包括單個刀刃突起的比較設(shè)備和在不同電壓作用下在所述突起的尖端上的模擬等勢線的示意截面圖；圖9是比較包括單個錐形突起的設(shè)備實施例與參照圖5-8討論的包括單個刀刃突起的比較示例的模擬電場的曲線圖；圖10是比較包括單個錐形突起的設(shè)備實施例與參照圖4-7討論的包括單個刀刃突起的比較示例的模擬場梯度的曲線圖；圖11是被示出具有一對增強電場和集中于靠近突起的尖端的區(qū)域的分析物分子的圖2Α的設(shè)備；
圖12是用于表面增強拉曼光譜術(shù)的包括電驅(qū)動設(shè)備實施例的系統(tǒng)的另一個實施例的透視圖；圖13是用于表面增強拉曼光譜術(shù)的包括電驅(qū)動設(shè)備實施例的系統(tǒng)實施例的截面示意圖；圖14是在其中具有電驅(qū)動設(shè)備實施例的流通單元實施例的截面示意圖；圖15是其中一側(cè)可移動地與兩個其它側(cè)密封以封閉單元的內(nèi)部的流通單元的另一個實施例的透視圖；圖16是包括可移動密封的一側(cè)和局部光學(xué)透明的電極實施例的流通單元的又一個實施例的截面圖；圖17是用于表面增強拉曼光譜術(shù)的包括其中具有電驅(qū)動設(shè)備實施例的流通單元實施例的系統(tǒng)的另一個實施例的截面示意圖；圖18是用于表面增強拉曼光譜術(shù)的包括多個分離流通單元的系統(tǒng)的又一個實施例的俯視示意圖；圖19是可應(yīng)用于本文公開的實施例的多個電氣連接的示意圖。
具體實施例方式本文公開的設(shè)備實施例有利地包括具有形成在其中或其上的多個錐形表面突起的基板。該突起具有曲率半徑，當(dāng)在基板和置于該突起附近的反電極之間施加偏壓時，該曲率半徑導(dǎo)致在所述突起的尖端處的增強電場。當(dāng)與相同設(shè)備的基本平坦表面(即突起或基板上的曲率半徑大于突起的該曲率半徑的任何部分)上的電場相比時，尖端處的電場增強了自2至10000之間變化的倍數(shù)。這種場分布還產(chǎn)生了在突起的尖端和在靠近尖端的區(qū)域中的電場更強的場梯度。此外，本文公開的設(shè)備實施例的電場還大于包括脊形或刀刃形突起的設(shè)備(為了比較的目的，其在圖4A和圖4B中示出)的電場。在合適條件下，增強的電場和場梯度有利地將分散在區(qū)域中的分析物分子(或其它感興趣的物質(zhì))集中在基板的突起側(cè)上方。反過來，分析物分子的這種集中(在突起尖端上和其臨近處)將由分析物分子 (或其它感興趣的物質(zhì))發(fā)出的SERS信號放大。而且，在相同區(qū)域還可增強來自激發(fā)照明源的光場。在本文公開的實施例中，在錐形突起之間形成了谷。通常，該谷由基板的基本平坦的那些部分構(gòu)成。相反，基板的直接位于兩個錐形突起之間的區(qū)域在本文被稱為間隙，所述間隙的大小可導(dǎo)致在這些部分處的增強光場。所述間隙可具有倒錐形。可認(rèn)為的是，在間隙中的增強光場也可促進(jìn)強SERS信號。現(xiàn)在參照圖1，描述電驅(qū)動設(shè)備10實施例的一部分。該設(shè)備包括基板12。適合的基板12材料的非限制性示例包括單晶硅、聚合材料(丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚二甲硅氧烷 (PDMS)、聚酰亞胺等)、金屬(鋁、銅、不銹鋼、合金等)、石英、陶瓷、藍(lán)寶石、氮化硅或玻璃。 在一些情況中，在基板12上形成突起12’(本文下面進(jìn)一步描述)之后，利用諸如多次正向散射的機制或通過折射率的連續(xù)變化，入射光可被突起12’俘獲。被俘獲的光致使基板的外表暗或黑。因此，其上具有突起12’的硅基板12在本文可被稱為“黑硅”?；?2的大小可改變，這至少部分根據(jù)得到的設(shè)備10的理想尺寸和根據(jù)待形成的突起12’的數(shù)量和深度。
如圖1所示，基板12具有與其整體形成的錐形突起12’。該突起12’也可被稱為納米草或表面粗糙度。每一個突起12’具有從大約0. Inm至大約IOOnm變化的非常小的曲率半徑(r)。簡單參照圖2B，示出了突起12’其中一個的尖端(標(biāo)記22)的截面的放大圖。 也示出了曲率半徑(r)。曲率半徑(r)為當(dāng)在突起12’的彎曲部分的局部上繪出的點得到的近似圓C的半徑。此外，與基板12的基本平坦的表面相比，由于尖端22的錐形，突起12’ 的總表面面積增大從2至10變化的的倍數(shù)。由于這種增大的表面面積，更多的目標(biāo)分子可被俘獲在基板12上，于是更多的拉曼光子可利于總的SERS信號。返回參照圖1，突起12’形成為使得谷25形成在基板12的未形成突起12’的基本平坦的面積上，間隙M形成在靠近兩個相鄰?fù)黄?2’的區(qū)域中。多個間隙M可類似于凹陷集，其中每一個均具有尖點或角度θ (參見圖2Α)。在實施例中，每個間隙對基本是突起 12’的頂點/尖端12的倒轉(zhuǎn)。在一些情況中，間隙M處的點可比相鄰?fù)黄?2’的尖端22 處的點尖銳。每一個間隙M處的角度θ可為高達(dá)180°的任意角度。在一個非限制性示例中，期望的角度從大約10°至大約20°變化。在實施例中，可通過深反應(yīng)離子蝕刻和鈍化形成突起12’。更為具體地，可利用博希(Bosch)工藝，該工藝包括一系列交替循環(huán)的蝕刻(例如利用SFf^n O2等離子體)和鈍化 (例如利用C4F8等離子體)?？赏ㄟ^控制該工藝的條件(例如真空壓強、RF功率、總處理時間、單蝕刻周期、單鈍化周期以及氣體流速)來控制得到的突起12’的結(jié)構(gòu)。在一個非限制性示例中，蝕刻機在15mTorr的壓強下工作，蝕刻機的線圈功率和沖頭功率分別為800W和 10W,每次蝕刻循環(huán)(利用SF6和O2)為6秒，每次鈍化循環(huán)(利用C4F8)為5秒，且SF6、02和 C4F8的流速分別為100sccm、13sccm和lOOsccm。更為具體地，流速可為高達(dá)大約IOOsccm 的任意速率。在另一個實施例中，可利用納米壓印技術(shù)形成突起12’。在一個實施例中，納米壓印鑄?；蚩磕?未示出)可用于形成突起12’。納米壓印鑄模包括底座和多個形成在底座表面中的部件。鑄模部件被構(gòu)造為使得當(dāng)利用納米壓印鑄模壓印基板12時，該部件限定出期望的突起12’。因此，鑄模的部件為突起12’的復(fù)制陰模(或倒置)。可利用雙鑄模工藝來產(chǎn)生復(fù)制陽模。鑄模底座可包括硅石、硅、石英、砷化鎵或任意其它適合的金屬、陶瓷或聚合物材料。鑄模的部件可形成在鑄模底座的表面中，通過例如利用電子束光刻、反應(yīng)離子蝕刻或可在鑄模底座的表面中造成多個凹陷或槽的形成的任意其它的濕或干化學(xué)蝕刻方法。在一個實施例中，可通過之前描述的蝕刻和鈍化工藝形成鑄模本身。另外，可利用二代靠模工藝來產(chǎn)生具有形成于其中的突起12’的基板12的倒置的鑄模/靠模。在該實施例中，通過蝕刻和鈍化產(chǎn)生基板12和突起12’，然后可利用基板12 形成鑄模/靠模。當(dāng)通過納米壓印形成基板12中的突起12’時，基板12為可變形材料(例如，諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物或任意其它的工業(yè)可用納米壓印抗蝕劑材料)。這種可變形基板材料可在能量(例如輻射或熱)的作用下固化。所述納米壓印光刻抗蝕劑由例如 Monmouth Junction，N. J.的 Nanonex 出售。納米壓印鑄模被壓入基板12中，以在其中形成對應(yīng)的峰(即突起12’ )和槽(即間隙24)。在該實施例中，壓印基板12可被固化以使突起12’堅固，且納米壓印鑄?？膳c基板12分離。即使錐形突起12’與基板12整體形成，也應(yīng)當(dāng)理解，突起12’可由與基板12相同的材料或不同材料形成。在一個非限制性示例中，突起12’可由在其上形成有鈍化碳氟化合物聚合物層的硅構(gòu)成。在另一個非限制性示例中，突起12’由聚合材料組成，而基板12 由玻璃、石英、氮化硅、金屬或它們的任意組合組成?？尚纬赏黄?2’的規(guī)則或不規(guī)則排列。之前描述的蝕刻和鈍化工藝經(jīng)常導(dǎo)致不規(guī)則排列。應(yīng)當(dāng)理解的是，為了產(chǎn)生規(guī)則排列，可使用諸如聚焦離子束、電子束光刻、光學(xué)光刻或納米壓印光刻的制作方法。如圖1所示，突起12’還具有在其上涂覆的拉曼信號增強物質(zhì)14。應(yīng)當(dāng)理解的是， 本文使用的措辭“拉曼信號增強物質(zhì)”是指這樣一種物質(zhì)，即當(dāng)這種物質(zhì)形成在突起12’上時，當(dāng)分析物(或其它感興趣的物質(zhì))位于該突起12’附近且分析物和物質(zhì)受到電磁輻射時能夠增加拉曼散射光子的數(shù)量。拉曼信號增強物質(zhì)包括但不限于銀、金和銅。拉曼信號增強物質(zhì)14可通過任意適合的沉積或其它涂覆技術(shù)形成。可使用均厚沉積技術(shù)，使得物質(zhì)14形成在基板12的表面S的所有暴露部分。作為非限制性示例，可通過電子束蒸鍍或濺射沉積物質(zhì)14。在又一非限制性示例中，拉曼信號增強物質(zhì)14可為涂覆在表面S上的預(yù)形成納米粒(例如銀或金的納米粒)。沉積物質(zhì)14之后，每一個突起12’就其尖端/頂點22和曲率半徑r來說以及就其間隙M角度來說基本保持不變。產(chǎn)生了物質(zhì)14的相對均勻的涂層(經(jīng)常采用位于突起 12’的斜面和/或尖端22上的密集小納米粒形式)。雖然在圖1中示出為連續(xù)涂層，但也可以采用之前所述的納米粒(未示出)形式來沉積物質(zhì)14。這種納米粒具有從大約Inm至大約200nm變化的平均直徑。在一個非限制性示例中，平均納米粒直徑從大約40nm至大約 IOOnm變化。在另一個非限制性示例中，平均納米粒直徑等于或小于50nm。可以認(rèn)為，在頂點22處存在物質(zhì)14納米粒(而不是物質(zhì)14的連續(xù)涂層)進(jìn)一步增強已得到增強的電場。 物質(zhì)14本身也具有在沉積過程中自然形成的表面粗糙度。這種表面粗糙可充當(dāng)另外的光學(xué)天線，來增大每一個突起12’上和/或相鄰于每一個突起12’上的SERS活性部位?，F(xiàn)在同時參照圖1和圖2A，設(shè)備10進(jìn)一步包括兩個電極16、18 (注意為清楚起見， 圖1中未示出電極18)。第一電極16靠近基板12放置。第二電極18相對第一電極16放置，使得兩個電極16、18彼此以期望的距離D(圖2A所示)放置。應(yīng)當(dāng)理解的是，在一個實施例中，距離D比曲率半徑(r)大得多，且尖端22(參照圖10進(jìn)一步討論)處電場的增強幾乎不依賴于距離D。較小的距離D通常產(chǎn)生較大的電場。因此，距離D將至少部分取決于突起12’的尖端22處的期望電場。如圖2A所示，涂覆物質(zhì)14的基板12放置在電極16、18之間。在一個實施例中， 涂覆物質(zhì)14的基板12可直接放置在電極16上，另一個電極18可放置在涂覆物質(zhì)14的基板12上。布置電極16、18和涂覆物質(zhì)14的基板12中的每一個，使得當(dāng)在電極16、18之間施加適當(dāng)?shù)钠珘簳r，在每個突起12’的尖端/頂點22處的電場被增強。由于SERS應(yīng)用包括適合波長的光射向基板12(且在該具體公開中，射向一個以上的突起12’ )，因此期望被放置使得其與每個突起12’的頂點22相對的電極18至少局部對所述光是透明的。適合的透明電極的非限制性示例包括氧化錫銦電極、Al和( 摻雜 ZnO(AZC)和GZ0)、碳等。只要光不透過，另一個電極16可透明或不透明。另一個電極材料的示例包括諸如金、鉬、鋁、銀、鎢、銅之類的金屬。圖2A所示的電極16、18具有矩形截面， 但應(yīng)當(dāng)理解的是，電極16、18還可具有圓形、橢圓性或更多復(fù)雜截面。電極16、18還可具有不同的寬度或直徑和縱橫比或偏心距。此外，電極16、18可為中空電極(例如參照圖11所示的環(huán)狀電極18、18’ )和/或板電極。圖3A和圖;3B分別示出了另一電極18”和18”’的示例。這些電極18”和18”’為包括導(dǎo)電部分17和光學(xué)透明部分19的局部透明電極。導(dǎo)電部分17可由任意適合的導(dǎo)電材料形成，光學(xué)透明部分19可由對于期望激發(fā)波長和得到的SERS信號是透明的任意材料形成。如圖3A所示，電極18”包括形成在多個光學(xué)透明部分19上和/或之間的導(dǎo)電平行線條或?qū)щ娋W(wǎng)格線條(即導(dǎo)電部分17)。在該實施例中，導(dǎo)電平行線條由不透明金屬(具有從大約1 μ m至10 μ m變化的寬度)形成且以從大約10 μ m至大約100 μ m變化的距離隔開。這種電極18”尤其可適用于當(dāng)電極16、18之間的距離D大于導(dǎo)電線條之間的間隔時的情況。 如圖:3B所示，電極18”’包括穿過導(dǎo)電材料(即導(dǎo)電部分17)形成的孔(即光學(xué)透明部分 19)。當(dāng)孔用作光學(xué)透明部分19時，應(yīng)當(dāng)理解的是，它們可保持空的(即充滿空氣)或可充滿其它的光學(xué)透明材料。每一個孔的大小(例如直徑)可從大約10 μ m至大約100 μ m變化。此外，孔(即光學(xué)透明部分19)與導(dǎo)電部分17的比例可從至99%之間變化。在這些附圖中示出的電極18”、18”’的配置允許引入到其上的一小部分光經(jīng)由光學(xué)透明部分19 穿過到底層基板12。可以采用可用狀態(tài)得到或可利用諸如光刻或電子束光刻或通過例如壓印光刻的更加先進(jìn)的技術(shù)來制作電極16、18。應(yīng)當(dāng)理解的是，電極16、18和基板12可為任意大小(從微米高至英寸變化)，且將至少部分地取決于其將被構(gòu)造以用于的期望SERS應(yīng)用。在一個實施例中，電極16、18的每一個的大小與基板12的大小相當(dāng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，由于下電極16通常不用于光透射，因此其可以比上電極18厚。參照圖4至圖10，描述設(shè)備10的操作原理(圖5-圖6)，并將這種操作與包括具有刀刃幾何形狀的突起的設(shè)備進(jìn)行比較(圖4A、圖4B以及圖7-圖10)。重申一下，本文公開的設(shè)備10包括錐形突起12’。形成鮮明對比，圖4A和圖4B示出了刀刃幾何形狀。刀刃突起通常包括兩個在尖端處連接在一起的面FpF2，且所述面延伸基板的整個長度。刀刃幾何形狀的曲率半徑(r)指在面F1和面F2的交叉線處尖端的曲率半徑，如圖4B所示?，F(xiàn)在具體參照圖5和圖6，圖示了具有由于電極18上的電壓Va和電極16上的電壓V。的施加而產(chǎn)生的計算場分布的單個錐形突起12’的截面圖。在這些示例中，施加電壓差值(Va_V。)。如圖所示，當(dāng)電壓V。為零時，在電極16、18之間施加電壓差Va。圖5圖示了平坦基板12和電極16上的錐形突起12’的等勢線。在該示例中，D/ r= 1000，并且產(chǎn)生該比的任意適合的大小可應(yīng)用于該模擬中。作為非限制性示例，電極之間的間隔距離D為5 μ m或100 μ m，而曲率半徑分別為5nm或lOOnm。當(dāng)r = 5nm時，突起 12’的高度(對于該模擬)為2 μ m。如之前所述的，假設(shè)電壓為零。如圖5和圖6所示，在遠(yuǎn)離突起12’的尖端22的區(qū)域中，等勢線基本隔開，場基本均勻且相等，即Va/D相等，其中Va為電極18上的電壓。然而，在尖端22處，場得到增強。這種增強由等勢線在尖端22處聚集表示(如圖6更為清楚地示出的)。在圖6中，在尖端22處相鄰線之間的電壓差為0. 002Va。
在錐形突起12’的尖端22表面處的靜電場值大約高于基板12的平坦區(qū)域處的場的100倍。換言之，對于選定的尖端曲率r，在尖端22處的場強被增強大約100倍。應(yīng)當(dāng)理解的是，產(chǎn)生的場可為靜態(tài)的直流場或為時變的交流場。如圖示，電場的等勢線聚合和集中于尖端處以及附近，于是加強了突起12’處和附近的電場的梯度。電場的梯度提供了作用于可極化分析物分子的朝向高場區(qū)的引力。該力與梯度成比例，且吸引力朝向高場區(qū)。因此，具有永久偶極子的可極化分子被引向尖端22 和靠近尖端22的錐體12’的區(qū)域。對于具有永久電荷的分子來說，作用于分子上的力與場成比例。力的方向取決于電荷極性。例如，Va可被加上負(fù)偏壓，以將帶正電荷的分析物分子引向突起12’的尖端22。這導(dǎo)致在尖端22處分析物分子數(shù)量增加，這反過來會增強SERS 信號。用于比較目的，圖7和圖8示出了關(guān)于刀刃突起中的中一個突起的場和梯度。圖7 示出了場分布，圖8更為清楚地示出了尖端處的細(xì)節(jié)。在相同物理結(jié)構(gòu)(即電極16、18之間的距離相同)和施加偏壓下，比較本文公開的錐形突起12’的實施例和比較性刀刃突起的場分布，在錐形突起附近的場大于刀刃突起附近的場。圖6和圖8之間的比較示出了靜電場在錐形突起12’的尖端22附近比在刀刃突起的尖端附近的場高的多。圖9和圖10分別示出了靠近且沿錐形突起12’和刀刃突起的軸的靜電場和場梯度。在各自尖端的表面，錐形突起12’的靜電場和場梯度值均比刀刃突起的靜電場和場梯度值大約高8倍。應(yīng)當(dāng)理解的是，在具有多個錐形突起12’的實際設(shè)備中，電場的實際增強可受其它幾何參數(shù)影響，例如突起12’的密度、高度以及角度。如上文所述的，可利用增強的電場來將分析物分子(或其它感興趣物質(zhì))定位在基板12的表面上的尖端22處。本文公開的設(shè)備10可用于對多種樣品進(jìn)行拉曼光譜術(shù)，以辨別一個以上的分析物。作為非限制性示例和如圖11所示，在樣品的準(zhǔn)備期間，在電極18 和具有突起12’的基板12之間的區(qū)域充滿含有一定濃度的可極化分析物分子沈的溶液 28。由于重力和/或化學(xué)力，分析物分子沈可沉積在設(shè)備10的至少一個突起12’的表面上。利用電源20在電極16、18之間施加偏壓時，溶液28中的分析物分子沈被極化，且產(chǎn)生電場EF。在樣品準(zhǔn)備期間場EF的施加增大了分析物分子沈沉積在基板12上的速度。 在本文公開的實施例中，場強沿自電極18至突起12的表面S的路徑增大。場梯度對被極化的分子26產(chǎn)生朝向靠近突起12’的尖端22的區(qū)域的凈引力。于是，分子沈基本沿著朝向基板12的場力線移動，且附屬或自聚集在突起12’的電場EF和梯度最強的尖端22的附近。因此，分析物分子沈集中在靠近尖端22的位置/區(qū)域處。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果分析物分子沈具有永久電荷，則它們也將受到凈力作用并被吸引到尖端22。通常，帶正電荷的分子沈要求基板12和/或電極16相對于上電極18被加上負(fù)偏壓，而帶負(fù)電荷的分子26要求反相偏壓。此外，當(dāng)利用特定光輻射照射基板12時，具有高靜電場的區(qū)域，即在突起12’的尖端22處和附近，與具有增強和高光場的區(qū)域基本重合。因此，在這些區(qū)域附近的分析物分子26的濃度改善了 SERS信號。圖12圖示了分析物分子沈自聚集到基板12上的一個示例。在該示例中，基板12 和電極16浸在含有分析物分子沈的溶液觀中，溶液裝在容器四中。在該示例中，液體用作分析物載流體。所述液體的非限制性示例包括水或乙醇。在其它示例中，載流體為選自空氣、氮、氬等的氣體。在該特定實施例中，另一個電極18為懸浮在基板12上的中空電極18’。應(yīng)當(dāng)理解的是，也可使用電極18、18”、18”’的其它實施例。雖然未示出，但應(yīng)當(dāng)理解的是，基板12通常通過一組低電阻接頭(例如位于基板 12的上表面上的金屬區(qū)域或者如果基板12充分導(dǎo)電則是基板12的金屬下表面)電連接至下電極16。將含有分析物分子沈的溶液觀加入容器四中，以浸沒基板12、下電極16以及上電極18的至少一部分。電源20 (未示出)在電極16、18之間施加一偏壓，以在電極18和基板12的表面S之間的區(qū)域中產(chǎn)生電場EF。分析物分子沈被電場和/或場梯度吸引，因此如之前描述的，它們自聚集且自身附屬至突起12’的尖端22的附近。經(jīng)適當(dāng)持續(xù)時間后， 可從容器取出基板12和電極16，以進(jìn)行拉曼光譜測定。應(yīng)當(dāng)理解的是，可使用其它將分析物分子26自聚集到基板12的方法和機制，包括本文下面描述的流通單元?，F(xiàn)在參照圖13，描述用于利用設(shè)備10進(jìn)行樣品準(zhǔn)備和拉曼光譜術(shù)的系統(tǒng)100的實施例。系統(tǒng)100至少包括設(shè)備10、激勵/激發(fā)光源30以及探測器32。在電極16、18之間施加偏壓，而含有分析物分子26的運載氣體或液體流經(jīng)基板12上的空間。在基板12/下電極16和上電極18之間施加的偏壓影響分析物分子，使其靠近突起12’的尖端22聚集， 如較早描述的?？衫?來自光源30的)電磁輻射照射分析物分子沈(圖13中未示出)和突起 12’，而且可(利用探測器3 探測被分析物分子沈散射的拉曼散射輻射。被暴露至激發(fā)波長的分子沈的增加數(shù)量使由分析物分子沈發(fā)出的拉曼信號增強。應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實施例中，系統(tǒng)100還可包括放置在光源30和設(shè)備10之間的光學(xué)組件34 (例如光學(xué)顯微鏡)。光學(xué)組件34將來自光源30的光聚焦到基板12的期望區(qū)域，然后再次收集拉曼散射光并將所述散射光傳輸至探測器32。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解的是，根據(jù)需要，在一些實施例中，在樣品準(zhǔn)備(即分析物分子沈在尖端處的集中)之后且拉曼光譜測定之前，可從設(shè)備10去除上電極18。現(xiàn)在參照圖14，設(shè)備10實施例與流通單元1000合并。圖14所示的流通設(shè)備1000 為單通道單元，其包括限定單通道的封閉內(nèi)部36。封閉內(nèi)部36本身由對于光是透明的至少一個表面/壁W1 (將被用于拉曼光譜術(shù))和與至少一個透明表面W1對立的另一個表面/壁 W2限定。在該實施例中，側(cè)壁W3、W4 (以及在該圖中未示出但在圖15中示出的W5、W6)粘結(jié)至表面W1J2的每一個或與其整體形成，以封閉部分36。應(yīng)當(dāng)理解的是，由于光通常不通過壁 W2或壁W3、W4、W5、W6被引入單元1000，因此這些組件可由透明、半透明或不透明材料形成。 具體地，可以使用任意材料來形成W2、W3、W4、W5、W6,只要該材料不破壞地影響光向單元1000 的射入或來自單元1000的SERS信號透射穿過透明壁1。在一個實施例中，與光源30(圖 14中未示出)相對的壁W1的區(qū)域光學(xué)平滑(例如，在這些表面上沒有發(fā)射或散射中心，光可以從其穿過而沒有明顯散射(即d < λ (8cos θ )，其中d為表面粗糙度(例如根據(jù)參考平面測得的均方根粗糙高度)，λ為入射照射的波長，θ為該照射的入射角)。作為非限制性示例，壁W1由石英或透光塑料(例如丙烯酸樹脂)形成，其它壁W2、W3、W4、W5以及W6由石英、玻璃或鋼形成。封閉內(nèi)部36的大小將至少部分取決于被置于其中的基板12的期望大小。因此，壁W1和W2充分隔開，以容納基板12、突起12'以及在其上涂覆的物質(zhì)14。作為非限制性示例，該單元的總厚度為電極16、18之間的期望距離D。在一個示例中，單元1000的總厚度為大約0. 5mm。在另一個示例中，單元1000的總厚度高達(dá)大約5mm。應(yīng)當(dāng)理解的是，單元 1000的總厚度還可由組件34的物鏡的工作距離限制(圖15所示)。如本文至少參照圖2A所述的，電極18對于待用于拉曼光譜術(shù)的光至少局部是透明的，另一個電極16可透明或不透明。應(yīng)當(dāng)理解的是，電極16、18以與如參照設(shè)備10的操作所述的相同方式工作。如圖14所示，電極16的其中一個放置在封閉內(nèi)部36中，另一個電極18放置在封閉內(nèi)部36的外部。電極16、18均可放置在封閉內(nèi)部36的外部。同樣，電極16、18均可包括于封閉內(nèi)部36中。由于電極16、18實際上比較靠近基板12，因此后者結(jié)構(gòu)可能是更加期望的。然而，在這種情況下，可能期望在電極16、18上方形成保護(hù)涂層(未示出)，以減少腐蝕和/或離子吸附到電極16、18的可能性。所述保護(hù)電極16、18涂層材料的示例包括玻璃、丙烯酸樹脂等。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)用于保護(hù)電極18時，選擇的材料應(yīng)當(dāng)對于激發(fā)波長和拉曼信號是透明的。該保護(hù)涂層通常較薄(即小于100 μ m，且在一些情況中小于5nm)。封閉內(nèi)部36包括至少一個構(gòu)造為將流體引入封閉內(nèi)部36和/或從封閉內(nèi)部36 排放流體的一個端口 42。在圖14所示的實施例中，端口 42既為流體入口 I，又為流體出口 0。由于端口 42允許流體進(jìn)入和流出，因此可流體地連接至用作樣品注入器和/或反應(yīng)室的儲存器和廢棄物儲存器(未示出)。如圖14所示，電驅(qū)動設(shè)備10的基板12放置在封閉內(nèi)部36中。基板12包括錐形突起12’和在其上涂覆的物質(zhì)14。在該實施例中也可利用如本文所述的用于形成涂有物質(zhì) 14的基板12和突起12’的物質(zhì)和方法。還如圖14所示，流通單元1000可包括沉積于表面W2上使其放置在封閉內(nèi)部36內(nèi)的反射層50。反射層50的適合材料的非限制性示例包括金屬，例如厚度小于或等于300nm 的銀或金。當(dāng)使用黑硅基板12時，可能不期望所述反射層50，然而，當(dāng)基板材料選擇為對于在拉曼光譜術(shù)期間使用的波長是透明時，反射層50可能是期望的。圖15和圖16示出了流通單元1000’、1000”的其它實施例。在這些實施例中的每一個中，壁的其中一個(例如壁化)是載體38的組成部分，其可從剩余結(jié)構(gòu)分離，且與壁W1 和^以及兩個側(cè)壁W5和W6(在圖16的截面圖中未示出)可移動密封。載體38的每一個實施例在開口位置(如圖15所示)和關(guān)閉密封位置(如圖16所示)之間移動。在這些實施例中，上壁W1和下壁W2類似于之前描述的上壁W1和下壁W2。單元1000，、1000”包括支撐基板12和下電極16的基板調(diào)換載體38。在這些實施例中，側(cè)壁W4是載體38的組成部分。如圖15所示，載體38包括支撐臂40，下電極16和基板12可放置在支撐臂40上。在一些情況中，支撐臂40還充當(dāng)下壁W2。如圖16所示，載體 38不包括支撐臂40，而是基板12 (在該實施例中其也是電極16)安裝到壁W4，使得當(dāng)載體 38未與單元1000”的剩余密封時，從內(nèi)部36去除基板12。載體38的其中一個實施例允許 i)基板12和下電極16有效并容易地插入內(nèi)部36并從內(nèi)部36抽出，和ii)當(dāng)其處于關(guān)閉位置時形成密封(例如，借助于一個以上的可操作地連接至載體38的真空/流體密封裝置 44(例如0形環(huán))的幫助，來當(dāng)載體38處于關(guān)閉位置時密封封閉內(nèi)部36)?，F(xiàn)在單獨參照圖15，載體38包括電氣引線46，其能夠使電源20 (未示出)可操作地連接至下電極16。在該實施例中的流體端口 42被示出形成在壁巧中，但應(yīng)當(dāng)理解的是， 端口 42可形成在單元1000，的期望的壁1、12、％、14、15或16中?，F(xiàn)在單獨參照圖16，電氣引線46’設(shè)置穿過其中一個壁W2，使得當(dāng)載體38處于關(guān)閉和密封位置時，電源20可以可操作地連接至基板12/下電極16。應(yīng)當(dāng)理解的是，引線46’ 可形成在壁W。W4, W5或W6中的任意一個中，只要實現(xiàn)的電氣連接可得到待施加在電極18和基板12/下電極16之間的電壓差。如圖示，單元1000”的該實施例包括相鄰于壁W1置于封閉內(nèi)部36中的電極18”(之前參照圖3A所述的)。這種電極18”提供了將進(jìn)行的期望電氣連接和待達(dá)到的期望光學(xué)效果，而無需使用100%導(dǎo)電或100%光學(xué)透明材料。由于電極18”被置于單元1000”內(nèi)，因此電氣引線被設(shè)置在電極18”的導(dǎo)電部分17和電源20之間。此外，在本文公開的任意實施例中，當(dāng)選擇的基板12的導(dǎo)電性足以作為電極16 時，可從設(shè)備10省略下電極16。這在圖16中示出，其中基板12即充當(dāng)其中形成有突起12’ 的基板12又充當(dāng)下電極16。在圖16所示的實施例中入口流體端口 42，I被示出位于壁W1中，出口流體端口 42， 0被示出位于壁W2中。再且，應(yīng)當(dāng)理解的是，該端口 42可形成在單元1000”的任意期望的壁11、12、13、14、15或16中。此外，在樣品準(zhǔn)備期間，應(yīng)當(dāng)理解的是，可利用任意適合的塞子密封端口 42，1，0。圖17示出了用于進(jìn)行拉曼光譜術(shù)的系統(tǒng)100’的另一個實施例。系統(tǒng)100’的該實施例包括流通單元1000”’的又一實施例，其包括單獨的流體入口 42，I和流體出口 42， 0。入口 42，I可連接至一個以上的其它設(shè)備，例如樣品注入器和/或反應(yīng)室。分析物分子 26可進(jìn)入流通單元1000”’的內(nèi)部36并通過拉曼活性基板12(包括12’和14)，其中，它們可被暴露至來自光源30的激射/激發(fā)波長，由此產(chǎn)生的信號可由拉曼探測單元32來探測。 在特定實施例中，探測器32也可以可操作地連接至計算機(未示出)，計算機可處理、分析、 存儲和/或傳輸關(guān)于樣品中存在的分析物26的數(shù)據(jù)。當(dāng)使用流通單元1000、1000’、1000”、1000”’中的任意實施例時，應(yīng)當(dāng)理解的是，在
樣品準(zhǔn)備期間和拉曼分析之前，可在電極16、18之間施加偏壓，以將分析物分子沈集中至靠近突起12’的尖端22的區(qū)域，如之前參照設(shè)備10所討論的。應(yīng)當(dāng)理解的是，流通單元1000、1000’、1000”、1000”’中的任意實施例可與包括光源30、探測器32以及在一些情況中包括光學(xué)組件34的系統(tǒng)100、100，部件一起使用?，F(xiàn)在參照圖18，單個流通單元1000、1000，、1000”、1000”，可連接至一起，以形成多通道微流體式SERS設(shè)備。單個通道1000、1000，、1000”、1000”，可被組合，使得它們彼此隔離(即具有獨立的入口 42，1和出口 42，0)，且在流體上分離(即在一個通道中的流體不與另一個通道的流體混合，或流至/流自另一個通道)。因此，多通道可用于多物種的同時實時探測。圖18還示意性地圖示了可操作地連接至排列中每一個流通單元1000’的輔助設(shè)備48。輔助設(shè)備48可選自加熱器(例如電阻加熱器、電感加熱器等)、制冷機制、磁場發(fā)生器、極化器或它們的組合。排列中的流通單元1000、1000’、1000”、1000”’中的一個或多個可包括一個以上的所述設(shè)備48。當(dāng)分析物分子沈的拉曼特征取決于溫度、磁場、激發(fā)光的偏振等時，所述輔助設(shè)備48可尤其有用。輔助設(shè)備46包括在相應(yīng)流通單元1000、1000’、1000MOOO"'的內(nèi)部或外部將至少部分取決于待分析的分析物分子26。應(yīng)當(dāng)理解的是，本文公開的設(shè)備10或流通單元1000、1000，、1000”、1000”，的實施
例的任意一個可被制作為便攜式裝置。圖19為設(shè)備10的截面圖，圖示了可在基板12、下電極16和/或電源20之間進(jìn)行各種電氣連接。在本文公開的每一個實施例中，期望基板12與下電極16電通信(當(dāng)然除了基板12充當(dāng)下電極16時)。基板12和電極16之間的電氣連接可通過i)接觸物質(zhì)14、 緊貼基板12的平坦部分放置的金屬接點52并結(jié)合可操作地將接點52連接至電極16的特定裝置，ii)導(dǎo)電基板12直接位于導(dǎo)電電極16上(或如圖19所示，直接位于環(huán)繞絕緣體 56的導(dǎo)電層M上)，或iii)可操作地將基板12連接至電極16的線夾來實現(xiàn)。雖然圖19 示出了線夾，但應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用任意其它的能夠?qū)崿F(xiàn)基板12和電極16之間的電通信的裝置(例如焊點)。由于線夾可用于電連接基板和電極16，因此在一些情況中，基板12 可漂浮在含有分析物分子沈的溶液中?；?2和電極16之間的電氣連接經(jīng)由導(dǎo)電或半導(dǎo)體的任意路徑。此外，雖然未示出，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本文公開的設(shè)備10的實施例可進(jìn)一步包括被配置為在可能誘導(dǎo)強局部電場EF的位置將選擇的分析物分子沈粘結(jié)至突起12’的粘結(jié)齊U。在一個實施例中，所述粘結(jié)劑可尤其適用于靠近布置一個以上的間隙對。該粘結(jié)劑可包括選擇的分析物分子26將相對突起12’優(yōu)選粘結(jié)至其上的任意物質(zhì)?？蛇x擇地，粘結(jié)劑可包括與選擇的分析物一起形成本領(lǐng)域中被稱為分子的“特定對”或“識別對”的分子。作為非限制性示例，如果選擇的分析物為抗原或抗體，則粘結(jié)劑可為互補的抗原或抗體。多種生物分子充當(dāng)其它生物分子的受體或配體。如果選擇的分析物為或包括所述生物分子，則粘結(jié)劑可包括互補生物分子。當(dāng)設(shè)備10包括上述的粘結(jié)劑時，通常期望選擇的分析物分子沈具有粘結(jié)至粘結(jié)劑的傾向。這種分析物分子26可設(shè)置在基板12的一個表面上。分析物分子沈可被吸附至粘結(jié)劑，且粘結(jié)劑可將分析物固定或粘結(jié)在粘結(jié)劑所在的間隙M中或其附近?？衫秒姶泡椛湔丈浞治鑫锓肿?6和基板12，且可探測由分析物分子沈散射的拉曼散射輻射。由于粘結(jié)劑將分析物分子26固定在間隙M中，因此由分析物分子沈發(fā)出的拉曼信號可得到增強。如本文闡述的，具有期望的曲率半徑的被物質(zhì)14覆蓋的突起12’和電極(以彼此相距期望的距離D放置)的獨特組合實現(xiàn)了在設(shè)備10的非常具體的部分上產(chǎn)生明顯增強的電場，這反過來有利地增強了 SERS信號。雖然詳細(xì)描述了多個實施例，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯然的是，可修改所公開的實施例。因此，上述描述被認(rèn)為是示例性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于表面增強拉曼光譜術(shù)的電驅(qū)動設(shè)備(10)，該設(shè)備(10)包括 第一電極(16)；靠近所述第一電極(16)放置的基板(12)，所述基板(1 具有與所述基板的表面(S) 整體形成或形成在所述基板的表面( 上的多個錐形突起(12’)，所述多個錐形突起(12’) 中的每一個具有曲率半徑r從大約0. Inm至大約IOOnm變化的尖端02)；在所述多個錐形突起(12’ )中的每一個上涂覆的拉曼信號增強物質(zhì)(14)；以及相對于所述第一電極(16)以預(yù)定距離D放置的第二電極(18)，使得當(dāng)在所述電極 (16,18)之間施加偏壓時所述第一電極(16)和所述第二電極(18) —起產(chǎn)生電場(EF)；所述電場(EF)具有在靠近每一個錐形突起(12’)的所述尖端0 的區(qū)域產(chǎn)生比在所述基板(1 的其它部分強的場梯度的場分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中所述基板(1 選自單晶硅、聚合物、 玻璃、氮化硅、石英、陶瓷、藍(lán)寶石以及金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中所述場分布包括聚合且集中于靠近所述多個突起(12’)中的每一個的所述尖端0 的區(qū)域的線，并且其中在被引入所述第二電極(18)和所述基板(1 之間的區(qū)域的液體或氣體載體中分散的分析物分子06)在所述電場(EF)和梯度的作用下，集中于靠近相應(yīng)尖端02)的區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中所述分析物分子06)選自具有永久電荷的分子、具有永久偶極子的分子以及配置為具有感應(yīng)偶極子的分子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中所述電場(EF)為直流場或交流場。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中所述第二電極(18) 為中空電極(18’)、板電極、光學(xué)透明電極、多個其間具有光學(xué)透明間隔的導(dǎo)電線條或具有形成于其中的光學(xué)透明孔的導(dǎo)電板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中在所述多個錐形突起 (12’ )中的每一個的所述尖端0 處的電場(EF)相對于在所述基板(1 的基本平坦的部分處的電場(EF)增強了從2至大于10000變化的倍數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的電驅(qū)動設(shè)備(10)，其中間隙04)存在于相鄰?fù)黄?12’)之間，并且其中經(jīng)所述設(shè)備(10)暴露于光照射，光場在每一個間隙04)處被增強。
9.一種用于表面增強拉曼光譜術(shù)的電驅(qū)動設(shè)備(10)，該設(shè)備(10)包括 第一電極(16)；靠近所述第一電極(16)放置的基板(12)，所述基板(1 具有與所述基板的表面(S) 整體形成的多個錐形突起(12’)，所述多個錐形突起(12’ )中的每一個具有曲率半徑r在小于或等于IOOnm范圍變化的尖端02)；在兩個相鄰錐形突起(12’ )之間形成有預(yù)定角度(θ )的間隙04)； 在所述多個錐形突起(12’ )中的每一個突起上及與該突起相鄰的所述間隙04)上涂覆的拉曼信號增強物質(zhì)(14)；以及第二電極(18)，i)相對于所述第一電極(16)以預(yù)定距離D放置，使得當(dāng)在所述電極 (16,18)之間施加偏壓時所述第一電極(16)和所述第二電極(18) —起產(chǎn)生電場(EF)，和ii)通過至少半導(dǎo)體路徑電連接至所述基板(12)；所述電場(EF)具有在靠近每一個錐形突起(12’)的所述尖端0 的區(qū)域產(chǎn)生比在所述基板(1 的其它部分強的場梯度的場分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備(10)，進(jìn)一步包括電源(20)，可操作地連接至所述第一電極(16)和所述第二電極(18)，且被配置為在所述電極(16、1 之間施加所述偏壓；光源(30)，可操作地配置為將光射向所述基板(1 的所述表面(S)；以及探測器(32)，可操作地放置為探測來自集中于靠近所述尖端0 的區(qū)域處的感興趣的物質(zhì)06)的增強拉曼信號。
11.一種用于表面增強拉曼光譜術(shù)的系統(tǒng)(100、100’)，包括 流通單元(1000、1000’、1000”、1000”，)，包括:封閉內(nèi)部(36)，由對于具有感興趣的波長的光是透明的至少一個壁(W1)和與所述至少一個透明壁(W1)對立的另一個壁(W2)限定；以及至少一個端口(42)，被配置為將流體引入所述封閉內(nèi)部(36)或從所述封閉內(nèi)部(36) 排放所述流體中的至少一種；至少局部透明的電極(18)，相鄰于所述流通單元(1000、1000’ )的所述至少一個透明壁(W1)設(shè)置，所述至少局部透明的電極(18)至少局部對于具有所述感興趣的波長的光是透明的；放置在所述封閉內(nèi)部(36)內(nèi)的電驅(qū)動設(shè)備(10)，所述電驅(qū)動設(shè)備(10)包括 基板(12)，具有與所述基板的表面( 整體形成的多個錐形突起(12’)， 所述多個錐形突起(12’)中的每一個具有曲率半徑r從大約5nm至大約IOOnm變化的尖端0 ；以及在所述多個錐形突起(12’)中的每一個上涂覆的拉曼信號增強物質(zhì)(14)，所述拉曼信號增強物質(zhì)(14)面對所述流通單元(1000、1000’ )的所述至少一個透明壁(W1)；以及電極(16)，相對于所述透明電極(18)以預(yù)定距離D放置，使得當(dāng)施加偏壓時所述電極 (16,18) 一起產(chǎn)生電場(EF)，所述電場(EF)具有在靠近每一個錐形突起(12’)的所述尖端 (22)的區(qū)域產(chǎn)生比在所述基板(1 的其它部分強的場梯度的場分布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)(100、100’)，其中所述封閉內(nèi)部(36)進(jìn)一步由四個側(cè)壁(W3、W4、W5、W6)限定，所述四個側(cè)壁的一個側(cè)壁(W4)可移動地與所述四個側(cè)壁的另兩個側(cè)壁(W5、W6)密封，所述四個側(cè)壁(W3、W4、W5、W6)的所述一個側(cè)壁(W4)具有與所述一個側(cè)壁(W4)連接的支撐臂(40)，所述支撐臂00)被配置為當(dāng)所述四個側(cè)壁(W3、W4、W5、W6)的所述一個側(cè)壁(W4)與所述四個側(cè)壁的所述另兩個側(cè)壁(W5、W6)密封時支撐所述封閉內(nèi)部(36) 內(nèi)的所述電極(16)和所述基板(12)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)(100、100’)，進(jìn)一步包括多個連接在一起的流通單元(1000、1000，、1000”、1000”，)，所述流通單元(1000、1000，、1000”、1000”，)的每一個均具有置于其中的電驅(qū)動設(shè)備(10)，并且所述流通單元(1000、1000’、1000”、1000”’)的每一個與每一個其它的流通單元(1000、1000’、1000”、1000”’ )在流體上分離。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任意一項所述的系統(tǒng)(100、100’)，進(jìn)一步包括可操作地嵌入或附接至所述流通單元(1000、1000’、1000”、1000”’)的輔助設(shè)備(48)，所述輔助設(shè)備(48)選自加熱器、制冷機構(gòu)、磁場發(fā)生器、極化器或它們的組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任意一項所述的系統(tǒng)(100、100’)，進(jìn)一步包括反射器 (50)，所述反射器(50)被放置在與所述流通單元(1000、1000’、1000”、1000”’)的所述至少一個透明壁(W1)對立的所述另一個壁(W2)上。
全文摘要
一種用于表面增強拉曼光譜術(shù)的電驅(qū)動設(shè)備(10)，包括第一電極(16)；靠近第一電極(16)放置的基板(12)，與基板表面(S)整體形成或形成在基板表面(S)上的多個錐形突起(12’)；在每一個突起(12’)上涂覆的拉曼信號增強物質(zhì)(14)；以及相對于第一電極(16)以預(yù)定距離D放置的第二電極(18)。突起(12’)中的每一個具有曲率半徑r從大約0.1nm至大約100nm變化的尖端(22)。第二電極(18)相對于第一電極(16)放置，使得當(dāng)在電極(16、18)之間施加偏壓時電極(16、18)一起產(chǎn)生電場(EF)。電場(EF)具有在靠近尖端(22)的區(qū)域產(chǎn)生比在基板(12)的其它部分強的場梯度的場分布。
文檔編號G01J3/44GK102483354SQ200980161178
公開日2012年5月30日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者亞歷山大·M·布拉托科夫斯基, 李志勇, 王世元, 胡敏, 郭輝培 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)