[發(fā)明專利]一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410208403.5
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN104001692A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅偉;陶少華;楊兵初
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;G02B21/32
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置及方法。

背景技術(shù)

近年來光鑷技術(shù)的應用領(lǐng)域越來越廣，如如對細胞、細胞器及染色體進行捕獲、分選、操縱、彎曲細胞骨架、克服分子馬達力引起的細菌旋轉(zhuǎn)動力、測定馬達蛋白作用力、研究動力原蛋白運動機制、DNA分子的非彈性拉伸應變，以及對膜體系進行定量研究等等。

光鑷采用激光實現(xiàn)對微粒的俘獲與操縱，與樣品之間沒有機械接觸，不會對樣品產(chǎn)生機械損傷；不會對樣品的周圍環(huán)境產(chǎn)生污染與干擾，減少了檢測中的不確定因素。光鑷能夠俘獲與操控的微粒大小約是幾十納米到幾十微米，而細胞、細胞器及生物大分子等生物微粒恰好屬于這一范圍，所以光鑷技術(shù)特別適合生物微粒的俘獲與操縱，同時對生物微粒的生命活動干擾極小，生物微粒生命活動變化能得到完整的保留，使研究者能實時觀測，這是其它的研究方法所不具備的。另外，光鑷的對微粒的作用不是剛性的，可以在操作過程中實時測量微粒間微小的相互作用力。

目前材料清洗的儀器在市面上主要以UV紫外光清洗機和超聲波清洗器為主，這兩類清洗儀器都有個共同的缺點，就是應用范圍較窄，容易對特殊材料的表面產(chǎn)生損傷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服目前一般方法只能對普通材料進行清洗而不能對特殊材料進行無損清洗的問題，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對材料無污染，無損傷且清洗時間短的清洗裝置及方法。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，包括激光發(fā)生裝置、空間光調(diào)制器、傅里葉變換透鏡、圓孔光闌、聚焦透鏡、設(shè)有圖像傳感器的顯微鏡和計算機，所述的激光發(fā)生裝置所發(fā)出的激光照射至空間光調(diào)制器上，計算機的輸出端連接至空間光調(diào)制器的控制端以使空間光調(diào)制器形成全息圖，空間光調(diào)制器反射加載了全息圖的激光依次穿過傅里葉變換透鏡、圓孔光闌和聚焦透鏡，激光穿過顯微鏡的載物臺上所放置的需清洗材料并照入顯微鏡的物鏡中，顯微鏡通過圖像傳感器將激光成像圖像輸出至計算機中。

所述的一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，所述的激光發(fā)生裝置包括可調(diào)功率的激光器、用于使激光器所發(fā)出的激光成為點光源的擴束準直裝置和用于使點光源成為平行光束的凸透鏡，所述的激光器發(fā)出的激光依次穿過擴束準直裝置和凸透鏡后照射到空間光調(diào)制器上。

所述的一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，所述的的顯微鏡為倒置顯微鏡。

所述的一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，構(gòu)建所述的空間光調(diào)制器所形成的全息圖包括以下步驟，首先觀測待清洗材料上的微粒，確定微粒之間平均間距的大小，然后繪制一個由均勻分布的點構(gòu)成的點陣圖片，點陣圖片中各點間的間距不大于微粒間的平均間距，最后將點陣圖片作為Gerchberg-Saxton?Algorithm即GS算法的約束條件，運行GS算法即生成全息圖。

所述的一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，所述的傅里葉變換透鏡的焦距為10-30cm。

所述的一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，所述的圓孔光闌的孔徑大小為2mm-28mm。

所述的一種基于全息光鑷原理清洗材料的裝置，所述的聚焦透鏡的焦距與聚焦透鏡與顯微鏡物鏡的距離相同，以使穿過圓孔光闌的激光在顯微鏡的載物臺上成像。

所述的裝置來進行清洗材料的方法，包括以下步驟：

步驟一：首先觀測待清洗材料上的微粒，確定微粒之間平均間距的大小，然后繪制一個由均勻分布的點構(gòu)成的點陣圖片，點陣圖片中各點間的間距不大于微粒間的平均間距，最后將點陣圖片作為Gerchberg-Saxton?Algorithm即GS算法的約束條件，運行GS算法即生成全息圖；

步驟二：打開激光發(fā)生裝置和空間光調(diào)制器，并通過計算機將全息圖輸入至空間光調(diào)制器上，激光照射到空間光調(diào)制器上以加載全息圖，然后經(jīng)光路在顯微鏡上成像；

步驟三：將待清洗的材料放置到顯微鏡的載物臺上，調(diào)整激光發(fā)生裝置功率直至從顯微鏡中看到雜物微粒被吸引離開材料表面到達激光光斑焦平面；

步驟四：用純水沖洗材料以洗去雜物微粒。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，通過空間光調(diào)制器使激光加載點光矩陣全息圖，讓整形過的光束射入到顯微鏡里，通過光路調(diào)整，就可以使吸附在材料表面的雜質(zhì)微粒快速的被光束控制住并浮到焦平面來，用純水沖洗即可沖走雜質(zhì)微粒，從而實現(xiàn)對材料無損傷，快速清洗雜物的目的。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

附圖說明

圖1為光鑷清洗的幾何光學原理圖；

圖2為本發(fā)明的裝置示意圖；