基于线阵光镊的微小颗粒筛选分离装置，包括相干光源、同侧反射镜、分光镜、异侧反射镜、聚焦镜和筛选分离池，其特征在于：分光镜设置在相干光源的出射光束光路上；同侧反射镜设置在分光镜的反射光路上，其反射面与分光镜的反射光路垂直；异侧反射镜设置在分光镜的透射光路上，其反射面与分光镜的透射光路垂直；聚焦镜设置在同侧反射镜的反射光路上，同侧反射镜和聚焦镜设置在分光镜的两侧；聚焦镜的焦平面处设置有筛选分离池； 所述的筛选分离池包括筛选分离腔，筛选分离腔的前端设置有流体入口、后端设置有流体出口，筛选分离腔的侧边靠近流体出口的位置设置有颗粒分离出口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学
，涉及一种微小颗粒筛选分离装置，特别是 一种基于线阵光镊的微小颗粒筛选分离装置，主要用于生物分子、生物细 胞、病毒、纳米团簇、胶体颗粒、介质颗粒等微小颗粒的筛选分离。 技术背景在环境分析、生命科学、医学医疗、国防安全、先进制造等许多领域 存在大量的微小颗粒筛选分离需求，并且对检测灵敏度的要求越来越高。 传统的物理分离系统已经不能满足时日增长的微小颗粒筛选分离需求，特 别是对于有生命的活体颗粒分离，更是存在对活体颗粒影响大、易于破坏 等不足。随着人们对激光的深入研究，正确地认识了激光光束的光学角动 量和光学梯度力性质，研究了光场与光场中微小颗粒的相互作用，成功地 研究开发了利用激光操纵控制微小颗粒的系统和装置，通常称光学操纵控 制微小颗粒的系统为光镊技术。基于光镊原理的微小颗粒筛选分离系统由 于具有可连续进行筛选分离、对活体微小颗粒物损害、结构简单、筛选分 离效率高、应用广泛等优点，备受关注，成为微小颗粒筛选分离技术重要 发展趋势之一。现有技术中，有一种微小颗粒光学筛选分离系统(参见美国专禾ll Optical fractionation method and apparatus, 专利号US 7，233，423，B2)。该微小颗粒筛选分离系统尽管具有相当的优点，但是，仍 然存在一些不足1)在先技术中的一种微小颗粒光学筛选分离系统是利用 光镊阵列，光镊阵列采用全息光镊系统产生，所以，用于筛选分离的微小 颗粒光场分布复杂，需要两维排布，并且，两维阵列光场产生所需光学系 统具有一定复杂程度；2)微小颗粒筛选分离采用整体结构中入出口为两个， 并且均与所需被分离颗粒混合物的通道流经方向呈一定夹角，流入分离区 颗粒初始速度矢量不同会影响微小颗粒筛选分离效率，并且，系统中分离 筛选种类和精度受到限制；3)微小颗粒被光学筛选分离过程中，颗粒运动是从一个光镊位置到另一个光镊位置，但是每次在光镊间运动时，均需要克服光镊间的光学势垒，从而影响微小颗粒筛选分离效率。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于线阵光镊的微小 颗粒筛选分离装置，具有线阵光场可控性好、多通道分离、微小颗粒筛选 分离效率高、整体结构简单等特点。本专利技术的基本构思是利用光学干涉条文的光梯度力分布形成线阵光 镊，线阵光镊的方向和移动特定可以通过调节干涉光路中的反射镜倾角和 位移实现。含有所需筛选分离的微小颗粒的混合流体经过筛选分离池的入 口，进入线阵光镊区域，同时受流动推力和线阵光镊对微小颗粒施加的光 梯度力作用。由于线阵光镊与微小颗粒流动方向存在夹角，微小颗粒流经 光场过程中，运行轨迹发生偏离。不同性质的微小颗粒受到的光梯度力不 同，会通过筛选分离池侧壁不同位置上的出孔分离流出，实现筛选分离。本专利技术的技术解决方案为包括相干光源、同侧反射镜、分光镜、异 侧反射镜、聚焦镜和筛选分离池。分光镜设置在相干光源的出射光束光路 上；同侧反射镜设置在分光镜的反射光路上，其反射面与分光镜的反射光 路垂直；异侧反射镜设置在分光镜的透射光路上，其反射面与分光镜的透 射光路垂直；聚焦镜设置在同侧反射镜的反射光路上，同侧反射镜和聚焦镜设置在分光镜的两侧。聚焦镜的焦平面处设置有筛选分离池。所述的筛选分离池包括筛选分离腔，筛选分离腔的前端设置有流体入 口、后端设置有流体出口，筛选分离腔的侧边靠近流体出口的位置设置有 颗粒分离出口。筛选分离腔设置在聚焦镜干涉条纹阵列区域，流体入口、流体出口与 筛选分离腔同轴，颗粒分离出口设置在筛选分离腔体侧壁上，光学干涉条 纹与筛选分离腔轴向之间存在夹角。所述的相干光源为气体激光器、固体激光器、半导体激光器、染料激 光器、自由电子激光器的一种。所述的聚焦镜为普通聚焦透镜、消色差物镜、复消色差物镜、平场消 色差物镜、平场复消色差物镜的一种。本专利技术的工作过程为相干光源发射出相干光束，相干光束经过分光镜 发生分光，反射光束射向同侧反射镜，在同侧反射镜上发生反射，由于光 束与同侧反射镜反射平面垂直，反射光沿光束入射方向返回，再次在分光 镜发生分光，此时分光镜的透射光束传向聚焦镜；光源发射部件发射出相干光束经过分光镜发生分光，透射光束经过异侧反射镜反射，由于光束与 异侧反射镜反射平面垂直，异侧反射镜反射光束沿光束入射方向返回，再次在分光镜发生分光，此时分光镜的反射光束传向聚焦镜；在物镜的聚焦 区域是同侧反射镜和异侧反射镜反射光束的相干条纹。调节同侧反射镜或 异侧反射镜的倾角可以改变相干条纹的方向和疏密，调节同侧反射镜或异 侧反射镜沿着入射光束方向移动，可以使相干条纹发生平移。干涉条纹存 就是呈现条纹形光强分布，所以光学梯度力也是干涉条纹形分布。含有所 需筛选分离的微小颗粒的混合流体经过筛选分离池的入口，进入筛选分离 腔体，即线阵光镊的光场区域，在光场区域中微小颗粒受到流动方向上的 推力作用，同时，也有线阵光镊对微小颗粒施加的光梯度力。由于线阵光 镊与微小颗粒流动方向存在一个夹角，所以，微小颗粒流经光场过程中， 运行轨迹发生偏离。不同性质的微小颗粒受到的光梯度力不同，所以，不 同性质的微小颗粒会通过筛选分离池侧壁不同位置上的颗粒分离出口分离 流出。也可以通过调节线阵光镊与微小颗粒流动方向之间的夹角，使得同 一种微小颗粒流经筛选分离池侧壁上的不同位置颗粒分离出口 。与现有技术相比，本专利技术的优点1)对活体微小颗粒可以实现无损筛 选分离；2)线阵光场可控性好；3)多通道分离；4)微小颗粒筛选分离效 率高；5)整体结构简单。 附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中筛选分离池的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本实施例的一种基于线阵光镊的微小颗粒筛选分离装置，具体结构如 图l和图2所示。基于线阵光镊的微小颗粒筛选分离装置，包括相干光源1、同侧反射镜2、分光镜3、异侧反射镜4、聚焦镜5和筛选分离池6。分光镜3设置 在相干光源1出射激光束光路上，被分光镜3反射的反射光束光路上置有 同侧反射镜2，反射光束与同侧反射镜2反射面垂直，分光镜3透射光束 光路上置有异侧反射镜4，透射光束与异侧反射镜4反射面垂直。聚焦镜5 设置在同侧反射镜2反射光束上，并且与同侧反射镜2分别设置在反射镜 3两侧。筛选分离池6，包括流体入口601、筛选分离腔体604、流体出口 605和颗粒分离出口 606，筛选分离腔体604设置在聚焦镜干涉条纹阵列 602区域，流体入口 601、流体出口 605与筛选分离腔体604共轴，颗粒分 离出口 606设置在筛选分离腔体604侧壁上，光学干涉条纹阵列602与筛 选分离腔体604轴向之间存在夹角。本实施例中相干光源1为混合气体氪离子激光器，同侧反射镜2和异 侧反射镜4均为平面反射镜，反射镜3为半透半反镜，聚焦镜5为平场复 消色差显微物镜，筛选分离池6由玻璃材料制成，筛选分离腔体腔体604 横截面为矩形。本专利技术的工作过程为光源发射部件1发射出相干光束，相干光束经过 分光镜3发生分光，反射光束射向同侧反射镜2，在同侧反射镜2上发生 反射，由于光束与同侧反射镜2反射平面垂直，反射光沿光束入射方向返 回，再次在分光镜3发生分光，此时分光镜3的透射光束传向聚焦镜5; 光源发射部件1本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于线阵光镊的微小颗粒筛选分离装置，包括相干光源、同侧反射镜、分光镜、异侧反射镜、聚焦镜和筛选分离池，其特征在于：分光镜设置在相干光源的出射光束光路上；同侧反射镜设置在分光镜的反射光路上，其反射面与分光镜的反射光路垂直；异侧反射镜设置在分光镜的透射光路上，其反射面与分光镜的透射光路垂直；聚焦镜设置在同侧反射镜的反射光路上，同侧反射镜和聚焦镜设置在分光镜的两侧；聚焦镜的焦平面处设置有筛选分离池；所述的筛选分离池包括筛选分离腔，筛选分离腔的前端设置有流体入口、后端设置有流体出口，筛选分离腔的侧边靠近流体出口的位置设置有颗粒分离出口。
【技术特征摘要】
1. 基于线阵光镊的微小颗粒筛选分离装置，包括相干光源、同侧反射镜、分光镜、异侧反射镜、聚焦镜和筛选分离池，其特征在于分光镜设置在相干光源的出射光束光路上；同侧反射镜设置在分光镜的反射光路上，其反射面与分光镜的反射光路垂直；异侧反射镜设置在分光镜的透射光路上，其反射面与分光镜的透射光路垂直；聚焦镜设置在同侧反射镜的反射光路上，同侧反射镜和聚焦镜设置在分光镜的两侧；聚焦镜的焦平面处设置有筛选分离池；所述的筛选分离池包括筛选分离腔，筛选...
【专利技术属性】
技术研发人员：高秀敏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：86
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