Design and realization of set-up for SPR measuring method

Podobné dokumenty
The Over-Head Cam (OHC) Valve Train Computer Model

CHAPTER 5 MODIFIED MINKOWSKI FRACTAL ANTENNA

Gymnázium, Brno, Slovanské nám. 7 WORKBOOK. Mathematics. Teacher: Student:

WORKSHEET 1: LINEAR EQUATION 1

KULOVÝ STEREOTEPLOMĚR NOVÝ přístroj pro měření a hodnocení NEROVNOMĚRNÉ TEPELNÉ ZÁTĚŽE

Transportation Problem

Mechanika Teplice, výrobní družstvo, závod Děčín TACHOGRAFY. Číslo Servisní Informace Mechanika:

Czech Technical University in Prague DOCTORAL THESIS

Výuka odborného předmětu z elektrotechniky na SPŠ Strojní a Elektrotechnické

TESTOVÁNÍ VLIVU INDIKAČNÍCH KAPALIN NA KŘEHKOLOMOVÉ VLASTNOSTI SKLOVITÝCH SMALTOVÝCH POVLAKŮ

Transformers. Produkt: Zavádění cizojazyčné terminologie do výuky odborných předmětů a do laboratorních cvičení

Introduction to MS Dynamics NAV

PAINTING SCHEMES CATALOGUE 2012

Klepnutím lze upravit styl předlohy. nadpisů. nadpisů.

GENERAL INFORMATION RUČNÍ POHON MANUAL DRIVE MECHANISM

CHAIN TRANSMISSIONS AND WHEELS

EXACT DS OFFICE. The best lens for office work

DC circuits with a single source

SPECIFICATION FOR ALDER LED

Friction drives have constant or variable drives (it means variators). Friction drives are used for the transfer of smaller outputs.

Dvojitě vyvážený směšovač pro KV pásma. Doubly balanced mixer for short-wave bands

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

SenseLab. z / from CeMaS. Otevřené sledování senzorů, ovládání zařízení, nahrávání a přehrávání ve Vaší laboratoři

MODELOVÁNÍ A MĚŘENÍ DEFORMACE V TAHOKOVU

Effect of temperature. transport properties J. FOŘT, Z. PAVLÍK, J. ŽUMÁR,, M. PAVLÍKOVA & R. ČERNÝ Č CTU PRAGUE, CZECH REPUBLIC

Vliv metody vyšetřování tvaru brusného kotouče na výslednou přesnost obrobku

Automatika na dávkování chemie automatic dosing

filtrační polomasky disposable respirators

STUDIUM SKLOKERAMICKÝCH POVLAKŮ V BIOLOGICKÉM PROSTŘEDÍ

CZ.1.07/2.3.00/

DATA SHEET. BC516 PNP Darlington transistor. technický list DISCRETE SEMICONDUCTORS Apr 23. Product specification Supersedes data of 1997 Apr 16

FUNKČNÍ VZOREK FUNKČNÍ VZOREK ZAŘÍZENÍ HTPL-A PRO MĚŘENÍ RELATIVNÍ TOTÁLNÍ EMISIVITY POVLAKŮ

Monitorování vývoje meteo situace nad ČR pomocí GPS meteorologie

Litosil - application

Radiova meteoricka detekc nı stanice RMDS01A

TKGA3. Pera a klíny. Projekt "Podpora výuky v cizích jazycích na SPŠT"

Biosensors and Medical Devices Development at VSB Technical University of Ostrava

Návrh a implementace algoritmů pro adaptivní řízení průmyslových robotů

TEORIE NETKANÝCH TEXTILIÍ. Kapky Kapilární délka. Simulace pomocí Isingova modelu. 7.přednáška

Zelené potraviny v nových obalech Green foods in a new packaging

Configuration vs. Conformation. Configuration: Covalent bonds must be broken. Two kinds of isomers to consider

Využití hybridní metody vícekriteriálního rozhodování za nejistoty. Michal Koláček, Markéta Matulová

PC/104, PC/104-Plus. 196 ept GmbH I Tel. +49 (0) / I Fax +49 (0) / I I

2. Entity, Architecture, Process

Noise Measurement Měření hluku

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

4Ever H A N D B O O K

VYSOKÁ ŠKOLA HOTELOVÁ V PRAZE 8, SPOL. S R. O.

SEMI-PRODUCTS. 2. The basic classification of semi-products is: standardized semi-products non-standardized semi-products

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ. GRASS nástroj pro definování nákladů za odbočení při síťových analýzách

Palmovka Business center Kancelářské prostory k pronájmu / Offices for lease. Na Žertvách 2247/29, Prague 8

Laboratoř na čipu. Lab-on-a-chip. Pavel Matějka

INFLUENCE OF CONSTRUCTION OF TRANSMISSION ON ECONOMIC PARAMETERS OF TRACTOR SET TRANSPORT

TechoLED H A N D B O O K

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

User manual SŘHV Online WEB interface for CUSTOMERS June 2017 version 14 VÍTKOVICE STEEL, a.s. vitkovicesteel.com

T E S T R E P O R T No. 18/440/P124

Právní formy podnikání v ČR

By David Cameron VE7LTD

Krátká teorie. Monochromatická elektromagnetická vlna Intenzita světla Superpozice elektrických polí. Intenzita interferenčního obrazce.

GUIDELINES FOR CONNECTION TO FTP SERVER TO TRANSFER PRINTING DATA

PAINTING SCHEMES CATALOGUE 2005

Gymnázium, Brno, Slovanské nám. 7, SCHEME OF WORK Mathematics SCHEME OF WORK. cz

Stabilizace břehů Bank Stabilization

SLEDOVÁNÍ AKTIVITY KYSLÍKU PŘI VÝROBĚ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM

1, Žáci dostanou 5 klíčových slov a snaží se na jejich základě odhadnout, o čem bude následující cvičení.

výrobky Z plastů plastic products

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ DISERTAČNÍ PRÁCE

Problematika disertační práce a současný stav řešení

Aplikace matematiky. Dana Lauerová A note to the theory of periodic solutions of a parabolic equation

B1 MORE THAN THE CITY

TELEGYNEKOLOGIE TELEGYNECOLOGY

Uživatelská příručka. Xperia P TV Dock DK21

Air Quality Improvement Plans 2019 update Analytical part. Ondřej Vlček, Jana Ďoubalová, Zdeňka Chromcová, Hana Škáchová


Standardní řada lisů Standard range of presses: x x x

Název školy STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

stany A B C D tents VÝBAVA stanů Husky 2005/Husky 2005 tents ACCESSORIES

Zubní pasty v pozměněném složení a novém designu


Uni- and multi-dimensional parametric tests for comparison of sample results

Melting the ash from biomass

Entrance test from mathematics for PhD (with answers)

NÁVOD K NASTAVENÍ VODÍTEK PILOVÉHO PÁSU ADJUSTING SAW BLADE GUIDE

THE MARKING OF BOVINE ANIMALS IN THE CZECH REPUBLIC

kleště štípací bone rongeurs

Element h A N D B o o K

Převod prostorových dat katastru nemovitostí do formátu shapefile

Angličtina v matematických softwarech 2 Vypracovala: Mgr. Bronislava Kreuzingerová

Obsah&/&Content& Všeobecné)podmínky)(v)češtině)) Terms)and)Conditions)(in)english)) )

KOAGULAČNÍ PROCESY PŘI ÚPRAVĚ POVRCHOVÉ VODY

Vánoční sety Christmas sets

Citis SN h a n d b o o k

Next line show use of paragraf symbol. It should be kept with the following number. Jak může státní zástupce věc odložit zmiňuje 159a.

EVALUATION OF SPECIFIC FAILURES OF SYSTEMS THIN FILM SUBSTRATE FROM SCRATCH INDENTATION IN DETAIL

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

CARBONACEOUS PARTICLES IN THE AIR MORAVIAN-SILESIAN REGION

SPECIAL THEORY OF RELATIVITY

Transkript:

DSpace VSB-TUO http://www.dspace.vsb.cz. 2008, vol. 54 Design and realization of set-up for SPR measuring method 2011-02-11T05:55:39Z http://hdl.handle.net/10084/84232 Downloaded from DSpace VSB-TUO

DESIGN AND REALIZATION OF SET-UP FOR SPR MEASURING METHOD NÁVRH A REALIZACE ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ METODOU SPR Adam TALIK 1, Michal LESŇÁK 2, Ondřej VLAŠÍN 3, Jaromír PIŠTORA 4 Institut fyziky, Hornicko geologická fakulta, VŠB-TU Ostrava 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava Poruba 1 Ing., email: adam.talik.hgf@vsb.cz 2 doc. Dr. Ing., email: michal.lesnak@vsb.cz 3 Bc., email: ondrej.vlasin@gmail.com 4 prof. Ing. CSc., email: jaromir.pistora@vsb.cz 23 Abstract Given paper describes modification of Gaertner L119 ellipsometer to apply the surface plasmon resonance (SPR) method. Final implementation has been tested on several basic measurements and obtained experimental data were compared with theoretical model. Abstrakt Předložená práce se zabývá popisem úprav elipsometru Gaertner L119 k měření metodou excitace povrchových plasmonů (SPR). Výsledná realizace byl prověřena na několika vstupních měřeních a změřené hodnoty byly porovnány s teoretickým modelem. Key words: surface plasmon resonance, SPR, Gaertner L119 1 INTRODUCTION The extreme sensitivity of SPR to small changes in refractive index (up to 10-8, [1]) is used primarily in sensors, especially as very sensitive detectors of various substances in biology and chemistry, determining thicknesses of layers adsorbed on metal surface or to study kinetics of chemical reactions [2]. This method can also be used to study layered or periodical nanostructures which occur frequently in microelectronics. 2 THEORY Surface plasmons are electric charge density oscilations on interface between two media which real parts of permitivity have opposite sign, eg. between metal and isolator. These charge density oscilations are bound to electromagnetic wave, which has it's intensity maximum on interface and decreases exponentially into both media. This electromagnetic wave is polarized parallel to the plane of incidence (p-polarization) and it's propagation constant is given by equation: β = k ε mε s, ε + ε where k is the wave vector in vacuum, ε m is the permittivity of metal (ε m =ε rm +iε im ) and ε s is the permittivity of dielectric medium. As may be concluded from this equation the surface plasmon wave may exist only on the interface providing that following condition is satisfied: ε m < - ε s. At optical wavelengths, this condition is fulfilled by several metals of which gold and silver are the most commonly used. As follows from equation (1) above, the propagation constant of plasmon wave is always higher than that of electromagnetic wave in the dielectric and thus the plasmon cannot be excited directly by an incident optical wave at metal dielectric interface. Therefore the wave vector of the incident optical wave has to be changed to match that of plasmon wave. This momentum change is commonly achieved using attenuated total reflection in prism couplers or difraction at the surface of gratings (Fig. 1). When surface plasmon wave is induced it manifests itself as significant loss of reflectivity at a specific angle [3]. m s (1)

24 3 EXPERIMENTAL SETUP Fig. 1 Possible configurations for exciting surface plasmons: Otto (A), Kretchmann-Raether (B), metal diffraction grating (C). Apparatus is based on older Gaertner L119 ellipsometer which has been previously modified to fully automatic, computer controlled operation [4]. Simplified scheme of the setup is displayed in Fig. 2A. As a light source serves wavelength selectable HeNe laser, irradiating on wavelengths of 543, 594, 604, 612 and 633 nm, respectively. Before reaching sample the light is polarized by Glan-Thompson prism and part of the light is reflected on beam-splitter to reference detector. Intensity of light reflected from the sample is measured by the other detector attached on traversable arm. Samples with prism coupler are placed on a rotation stage allowing to set incidence angle with precision of one arc second. It is possible to examine solid samples or fluids using flow cell. Setup is operated by personal computer and whole measuring procedure is fully automatized. Driving software, including graphic interface, was created in LabWindows/CVI (National Instruments Inc.) development environment. Fig. 2 Scheme of experimental arrangement. Fig. 3 Scheme of sample arrangement. A) with flow cell, B) solid samples.

25 Fig. 4 Detail of experimental setup. In the center of picture there is rotation stage with sample, the polarizer is on the left side, the detector is on the right side. 4 RESULTS Several basic measurements were made to test the setup and obtained experimental data were compared with theoretical model. These measurements were realized on sample-setup displayed in Fig. 3B which consists of right angle prism of BK7 glass, 1 mm thick SF10 glass slide with 44 nm Au layer and the other glass slide made of BK7 glass. Experiments were performed on wavelegths of 543, 594, 604, 612 and 633 nm, respectively. On Fig. 5 there are displayed data taken on 612 and 633 nm wavelengths (dotted line). Theoretical values of reflectivity (solid line in Fig. 5) were computed using Yeh's 4x4 matrix formalism [5]. To fit experimental data the BFGS Quasi-Newton algorithm was used, which is contained in Matlab optimization toolbox. Variable fitted parameters were the thickness of air gap (between Au layer and bottom glass slide) and deviation of prism base to glass slides. In the plots below measured values are displayed of reflectivity of p-polarized wave versus angle of incidence. Fig. 5 Measured values of reflectivity of p-polarized wave versus the angle of incidence with the following parameters: left) wavelength 612 nm, deviation of prism 1,3, air gap thickness 0,7 μm, right) wavelength 633 nm, deviation of prism 1,5, air gap thickness 0,8 μm.

CONCLUSIONS Modified Gaertner L119 ellipsometer has been adjusted to enable use of the SPR method. Several basic measurements were made to test the setup and obtained data were compared to the theoretical model. The agreement of experimental data with theory is good and this entry measurements proved that setup is fully functional and prepared for further usage. Another modification of presented instrument is planned. It should be equipped with electromagnet to allow study of magnetooptic effects. REFERENCES [1] Slavík R., Homola J., Ultrahigh resolution long range surface plasmon-based sensor, Sensors and Actuators B 123, 2007, 10-12 [2] Homola J., Yee S. S., Gauglitz G., Surface plasmon resonance sensors: review, Sensors and Actuators B 54, 1999, 3 15 [3] Raether H., Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings, Springer, Berlin 1988, ISBN 3-540-17363-3 [4] Lesňák M., Luňáček J., Talik A., Hlubina P., Pištora J., Úprava elipsometru Gaertner L119 a jeho použití pro studium tenkých vrstev, Jemná mechanika a optika, 2/2007, 40-42 [5] Višňovský Š., Yamaguchi T., Pištora J., Postava K., Beauvillain P., Gogol P., Undirectional propagation in planar optical waveguides, VŠB-TU Ostrava 2006, ISBN 80-248-1186-3 26 RESUMÉ Článek se zabývá popisem úprav a využitím elipsometru Gaertner L119 k měření metodou SPR. K ověření správné funkce přístroje bylo provedeno několik základních měření a naměřené hodnoty byly porovnány s teorií. Měření byla úspěšná, shoda naměřených hodnot s teoretickým modelem je velmi dobrá. Tato vstupní měření prokázala, že přístroj je plně funkční a připraven k dalšímu využití při studiu kapalných a pevných vzorků. V další fázi se počítá s rozšířením experimentálních možností zařízení. Přístroj bude vybaven elektromagnetem, který umožní měření magnetooptických jevů.