一种数字化控制光反应系统技术方案

本发明专利技术提供了一种数字化控制光反应系统，所述系统包括：光纤光源系统、波长可调滤光器、聚光和光束准直系统、数字微镜装置、全内反射棱镜、投影组合透镜组、三维载物平移台、ＣＣＤ成像仪、计算机。本发明专利技术根据样品的性质选择紫外光、可见光或近红外光，可以广泛地应用于光化学反应以及细胞、微生物研究领域，并且可以能够数字化控制、高分辨力且低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字化控制光反应系统，具体地说， 一种利用数 字微镜控制光化学反应和光刺激区域，实现生物样品、化学样品可控 反应的系统。
技术介绍
目前公知的数字光源处理(DLP, Digital Light Processing)投影显 示装置是采用反射式的数字微镜器件(DMD， Digital Micromirror Device),借助微镜阵列将照明单元提供的照明光束反射，经投影镜 头以形成图像呈现在屏幕上。该技术已经广泛应用在投影仪中。随着数字微镜器件技术的进步，DMD正被应用在各种可程序化 的仪器设备中，例如应用于微电子领域的无掩膜光刻系统，就是将数 字微镜技术与光縮微投影技术结合，而形成的快速、高灵敏度的数字 掩膜光刻设备。但是，上述技术是局限在紫外光光源的使用，只有对 紫外光敏感的反应体系才能应用，使设备的应用范围受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术的限制，提供了一种不仅 在微电子领域，在化学和生物领域能够得到应用的数字化控制、高分 辨力、低成本的光化学反应系统。本专利技术的数字化控制光反应系统能用来选择性地控制基片上样 品的光聚合反应、光分解反应、固体表面修饰的光化学反应。本专利技术 的数字化控制光反应系统也能用来选择性地刺激细胞或微生物，实现 对单细胞和微生物的刺激、观察及测试。本专利技术的数字化控制光反应系统包括光纤光源系统，用来射出光线;波长可调滤光器，用于过滤从光源发射出来的光线，选择合适的 波长；聚光和光束准直系统，用于聚焦并投射从滤光器透过出来的光线；数字微镜装置，与计算机连接并受计算机控制，光电信号显示图像；全内反射棱镜，将数字微镜反射的光线通过该全内反射棱镜投射 到投影组合透镜组；投影组合透镜组，数字微镜装置显示的图像通过光反射透过投影 组合透镜来调整图像的大小、精度和成像质量；三维载物平移台，用于承载反应物；CCD成像仪，从数字微镜装置通过投影透镜组投射到三维移动 台的基片上的光线，再通过投影透镜组内的反射镜反射，由观察三维 载物移动台上反应物的状态，与计算机连接；计算机，用来连接并控制光源系统、数字微镜装置，三维载物平 移台和CCD成像仪。.其中，所述光纤光源系统包括LED或者高压汞灯、聚焦透镜、 快门和光纤，聚焦透镜，设置于灯前面，用来收集从灯投射出的发散 光；快门，设置于聚焦透镜前面，用来控制光线的投射；光纤，设置 于快门前面，用来传导透过快门的光线。5其中，所述波长可调滤光器由多个波长滤光片组成，用于在紫外 到近红外之间。其中，所述聚光和光束准直系统包括空心柱透镜、光遮罩和一组 透镜组成，以使投射出来的光斑与数字微镜的尺寸相同。其中，所述投影组合透镜组包括0.5~20倍縮小的不同可换透镜组。其中，所述三维载物平移台上安装有能够通过减压方式将基片吸 在台面上的结构，用于固定样品。所述数字化控制光反应系统能用来选择性地控制基片上样品的 光聚合反应、光裂解反应、光化学反应，以及能用来选择性地控制基 片上细胞或微生物的感光区域。因此本专利技术具有以下优点1) 使用LED或高压汞灯等与光纤耦合组成光源系统，能够容易 收集光束，仪器安装容易，也很方便与聚光和光束准直系统连接，而 且整体价格便宜。2) 本系统在样品的物镜上方连接有CCD成像仪，能够时时观察 和记录光化学反应过程，增加了该装置的使用功能。2)该系统安装波长可调滤光器，扩展了仪器的使用性能。以前 的现有技术局限近紫外和紫外光区域，因此主要是用来光刻形成图 案；而本专利技术的反应装置在光路中安装了波长可调滤光器，可以根据 样品的性质选择紫外光、可见光或近红外光，因此可以广泛应用于光 化学反应以及细胞、微生物研究领域。附图说明图1表示本专利技术实施例1的一种数字化控制光反应系统示意图。 、图2表示本专利技术实施例2的一种数字化控制光反应系统示意图。附图标记说明光纤光源系统10;灯101;聚焦透镜102;快门103;光纤104; 波长可调滤光器20;聚光和光束准直系统30;反射型棒状积分镜301;透镜302、 303、 304;数字微镜装置(DMD) 40;数字微镜401;全内反射棱镜50;投影组合透镜组60;透镜601;反射镜602;柱透镜组 603;縮微投影透镜组604;半反射镜605;透镜606;三维载物平移台70;样品表面701; CCD成像仪80;计算机90;数据线901、 902、 903。具体实施方式以下将结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明，本专利技术的实施 例仅用于说明本专利技术的技术方案，并非限定本专利技术。实施例l: 一种数字化控制光反应系统参考图1，本专利技术实施例1的数字化控制光反应系统包括光纤光源系统IO，波长可调滤光器20，聚光和光束准直系统30， 一个 数字微镜装置(DMD)40， 一个全内反射棱镜50，投影组合透镜组60， 三维载物平移台70，观察记录CCD成像仪80，计算机90组成。从光纤光源系统10发出的光线，通过波长可调滤光器20后，再 通过聚光和光束准直系统30入射到数字微镜装置(DMD)40的数字微 镜401表面，数字微镜401反射的光线通过全内反射棱镜50投射到 投影组合透镜组60，使空间尺寸压縮或放大后投射到三维移动台70 上的样品表面701，样品表面反射的光线经由投影组合透镜组60内 的透镜组604，半反射镜605和一组透镜606进入CCD成像仪80成像记录。计算机90通过数据线901,902,903连接并控制数字微镜装置 40、三维载物平移台70、 CCD 80。所述的光纤光源系统包括一盏灯101，聚焦透镜102，快门103 和光纤104。聚焦透镜将从灯发出的光纤聚焦到光纤内径大小的光斑 通过快门入射到光纤内。快门用来控制光线的透过。在光纤104的另一端与波长可调滤光器20连接，由于光纤的内 直径通常比较小，因此可以使用小尺寸的滤光器。透过滤光器20的 光线进一步通过一个积分镜301，利用一种反射型棒状积分镜301进 行均束，积分镜出口端的边长与数字微镜401有效边长成比例，但小 于或等于数字微镜401的边长。从积分镜301出来的光线通过302， 303， 304透镜扩束后经过棱镜50投射到数字微镜401表面。从数字微镜401表面反射的光线通过一个全内反射棱镜50，透 镜601,反射镜602，柱透镜组603，半反射镜605和縮微投影透镜 604投射到三维载物平移台70上的样品701表面。样品701表面的 物象通过縮微透镜604，半反射镜605和透镜组606后，被CCD成 像仪80捕捉记录成像。投影组合透镜组60的縮微透镜604中采用的 光路设计，能够使样品上的图案在縮微透镜604中原路反射，在CCD 成像仪中的成像分辨率高，畸变小。所述的数字微镜装置40，是公知的用于投影仪上的DMD或者 TI公司为了特殊用途而生产的DMD。该DMD与计算机通过数据传 输线连接。所述的縮微透镜604，包括0.5 ~ 20倍縮小的不同透镜组组成， 像光学显微镜的物镜一样，能够通过转盘的转动来选择使用的透镜。所述的三维载物平移台用来调整样品701与縮微投影透镜组604 之间的位置，使样品尽可能位于縮微透镜604的物象上。大面积的样 品反应，需要改变样品与縮微透镜604的相对位置，样品位置的改变是通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字化控制光反应系统，其特征在于，所述数字化控制光反应系统包括：光纤光源系统，用来射出光线；波长可调滤光器，用于过滤从光源发射出来的光线，选择合适的波长；聚光和光束准直系统，用于聚焦并投射从滤光器透过出来的光线；数字微镜装置，与计算机连接并受计算机控制，光电信号显示图像；全内反射棱镜，将数字微镜反射的光线通过该全内反射棱镜投射到投影组合透镜组；投影组合透镜组，数字微镜装置显示的图像通过光反射透过投影组合透镜来调整图像的大小、精度和成像质量；三维载物平移台，用于承载反应物；ＣＣＤ成像仪，从数字微镜装置通过投影透镜组投射到三维移动台的基片上的光线，再通过投影透镜组内的反射镜反射，由观察三维载物移动台上反应物的状态，与计算机连接；计算机，用来连接并控制光源系统、数字微镜装置，三维载物平移台和ＣＣＤ成像仪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高云华，周稳稳，徐百，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[]