表面等离子体共振（SPR）检测
表面等离子体共振（SPR）是一种无标记、实时、高灵敏度的光学检测技术，核心是利用金属 - 介质界面的等离子体共振现象，通过检测表面折射率变化，实现对分子相互作用的动态监测与定量分析，广泛用于生物医学、药物研发、环境检测等领域。
1. 物理基础
当p 偏振光以特定角度入射到棱镜 - 金属薄膜（金 / 银，约 50 nm）- 介质界面时，发生全反射并产生倏逝波；倏逝波与金属表面自由电子耦合，激发表面等离子体波（SPW）。当入射光的波矢与 SPW 的波矢匹配时，发生共振，反射光强度骤降，此时的入射角 / 波长称为共振角 / 共振波长。
2. 检测机制
金属表面折射率变化直接改变共振角 / 波长；
分子结合到金属表面时，局部折射率↑，共振角偏移，偏移量与结合质量成正比（1 RU ≈ 1 pg/mm²）；
无需标记，实时记录结合 - 解离曲线，可直接计算动力学与亲和力参数。
3. 经典结构（Kretschmann）
棱镜（高折射率）→ 金属膜（金 / 银）→ 样品介质（水 / 缓冲液）；
光从棱镜侧入射，检测反射光强度 / 角度变化。
1. 动力学参数
结合速率常数（kₐ）：分子结合速度（单位：M⁻¹・s⁻¹）；
解离速率常数（k_d）：分子解离速度（单位：s⁻¹）；
平衡解离常数（K_D = k_d/kₐ）：亲和力指标，K_D 越小，结合越强（单位：M）。
2. 响应单位（RU）
1 RU ≈ 1 pg/mm²，反映表面质量变化；
用于定量分析、浓度测定与特异性验证。
3. 检测限
可达fM–pM 级，适合痕量物质检测。
芯片制备：将配体（如抗体、受体）固定在金膜表面（通过巯基 / 氨基偶联）；
基线平衡：用缓冲液冲洗，稳定信号；
样品进样：分析物以恒定流速流过芯片，记录结合曲线；
解离阶段：换缓冲液，记录解离曲线；
再生：用洗脱液去除结合物，芯片复用；
数据分析：拟合曲线，计算 kₐ、k_d、K_D。
无标记：避免荧光 / 同位素标记干扰，保持分子天然活性；
实时动态：全程监测结合 - 解离，获取动力学信息；
高灵敏度：检测限低，适合微量 / 痕量分析；
样品量少：纳升级样品消耗，节约珍贵材料；
多参数：同时获得亲和力、动力学、浓度、特异性等数据。
1. 药物研发（核心）
抗体 / 抗原、蛋白 - 蛋白、配体 - 受体亲和力筛选；
小分子药物与靶点的结合动力学与K_D 测定；
疫苗、双抗、纳米抗体的质量控制。
2. 基础生物研究
蛋白互作、核酸杂交、酶 - 底物、细胞表面受体 - 配体相互作用；
分子间热力学参数（ΔG、ΔH、ΔS）测定。
3. 临床诊断
生物标志物（如肿瘤标志物、炎症因子）定量检测；
病原体（病毒、细菌）快速筛查。
4. 环境与食品安全
污染物、毒素、农残的痕量检测。
仪器：Biacore（GE Healthcare）、OpenSPR、SPR-Navi、SPR-8000 等；
芯片：CM5（羧甲基葡聚糖，Zui常用）、SA（链霉亲和素）、L1（脂质体）、NTA（His-tag）等。
表格
技术标记实时动力学灵敏度通量
SPR无是是fM–pM中
ELISA有否否nM高
荧光偏振有是有限nM高
BLI无是是pM高
配体固定：需优化固定条件，避免非特异性结合；
再生条件：选择温和洗脱液，保护芯片与配体活性；
温度控制：温度影响折射率与结合，需严格控温；
数据拟合：选择合适模型（1:1 Langmuir、双位点、构象变化等）。
等离子体检测（诊断）核心是测电子密度、电子温度、离子温度、成分、电场 / 磁场、时空分布，按是否接触分为 ** 侵入式（探针）与非侵入式（光学 / 微波 / 激光）** 两大类，覆盖实验室、工业、航天与聚变场景。
1. 朗缪尔探针（Langmuir Probe，Zui常用）
原理：将金属探针（钨 / 钼，直径 10–1000 μm）插入等离子体，施加可调电压，测电流 - 电压（I-V）曲线，通过电子饱和电流、过渡区斜率、离子饱和电流计算电子密度、电子温度、等离子体电位。
适用：低压 / 低密等离子体（如辉光放电、ICP、PECVD）；不适用高温、高密、强腐蚀或超洁净环境。
类型：单探针、双探针、三探针（测电子分布函数）、悬浮探针（测电位）。
2. 质谱 / 离子探针（Ion Mass Spectrometry）
原理：用质谱仪分析等离子体中离子的质荷比（m/z），识别成分、测离子浓度与能量分布。
适用：等离子体成分分析（如刻蚀、沉积、废气）、活性物种（自由基）检测。
3. 电场 / 磁场探针
电场探针：测等离子体电位、鞘层电场、空间电场分布。
磁探针：测等离子体电流、磁场强度（如聚变、空间等离子体）。
1. 光学发射光谱（OES）
原理：等离子体激发原子 / 分子发射特征谱线，通过谱线波长（定性）、强度（定量）测电子温度、粒子浓度、活性物种（如 Ar、O、N、自由基）。
适用：工业在线监测（等离子清洗、刻蚀、沉积）、无接触、快速；精度：电子温度误差 ±5%。
标准：ASTM E423、GB/T 25905。
2. 激光诱导荧光（LIF）
原理：用可调谐激光激发特定粒子（如 H、O、Ar），测荧光强度与波长，精准测粒子密度、温度、速度（分辨率高）。
适用：原子 / 自由基（如 OH、O）、低密等离子体、空间分布；典型波长：H（205 nm）、Ar（611 nm）。
3. 激光汤姆逊散射（TS）
原理：激光被等离子体中电子散射，通过散射光频谱测电子密度、电子温度（高密 / 高温）。
适用：聚变、高温等离子体（如托卡马克）、激光等离子体；精度：密度 ±10%、温度 ±5%。
4. 微波干涉 / 反射（Microwave Interferometry）
原理：微波穿过等离子体时相位偏移，由相位变化计算电子密度（非接触、无扰动）。
适用：超洁净、高密、工业在线（如半导体）；频率：2.45 GHz、10 GHz；精度：±3%。
5. 激光多普勒测速（LDA）/ 粒子图像测速（PIV）
原理：测粒子（或离子）运动的多普勒频移，得速度场、湍流。
适用：等离子体流场、射流、电弧；精度：亚微米级。
6. 高速成像 / 阴影法
原理：高速相机（10⁶–10⁹ fps）拍等离子体形态、演化、不稳定性；阴影法测密度分布。
适用：电弧、脉冲放电、等离子体枪、聚变装置。
达因笔：测表面能（等离子处理后表面能升高），判断处理效果。
水滴角：测接触角（处理后变小，亲水性增强）。
等离子指示卡：表面变色，快速判断是否有等离子体、均匀性。
表格
参数常用方法适用场景精度
电子密度朗缪尔探针、微波干涉、汤姆逊散射低密 / 高密 / 高温±3%–±10%
电子温度朗缪尔探针、OES、汤姆逊散射低压 / 高温±5%
离子温度LIF、质谱低密、离子源±5%
成分 / 自由基OES、LIF、质谱工业、材料处理定性 / 定量
速度场LDA、PIV流场、射流亚微米级
电位 / 电场悬浮探针、电场探针鞘层、空间电场±5%
选方法：按等离子体类型（低压 / 常压 / 高温）、参数、是否接触、精度选。
设备搭建：探针 / 光学系统 / 微波系统、数据采集、时序同步。
校准：用标准源（如氩气放电）校准，确保误差≤±5%。
测试：采集 I-V 曲线、光谱、散射信号等。
数据处理：拟合曲线、反演参数、误差分析。
报告：含参数、方法、误差、适用范围。
ISO 21073：等离子体术语。
GB/T 25905：工业等离子体设备性能测试。
ASTM E423：OES 测元素含量。
ISO 17025：实验室能力认可。
实验室研究：朗缪尔探针 + OES + LIF（多参数、高精度）。
工业在线：OES + 微波干涉（无接触、快速、稳定）。
高温 / 高密：汤姆逊散射 + 高速成像（无接触、高分辨率）。
表面处理：达因笔 + 水滴角（快速、低成本）。
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许可项目：检验检测服务（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动，具体经营项目以相关部门批准文件或许可证件为准）一般项目：计量技术服务；技术服务、技术开发、技术咨询、技术交流、技术转让、技术推广（除许可业务外，可自主依法经营法律法规非禁止或限制的项目）
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