[發明專利]一種基于衍射光學整形器件的流式細胞儀光束形成系統

有效

• 申請號: 201510015199.X
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104503101B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 譚峭峰;陳夢竹;王綺霞;曲衛東;顧華榮
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G02B27/42
• 分類號: G02B27/42;G01N15/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于衍射光學技術領域，尤其涉及一種基于衍射光學整形器件的流式細胞儀光束形成系統。

背景技術

流式細胞儀是對處在快速、流動狀態中的單細胞或生物顆粒進行多參數快速定量分析，同時對特定群體加以分選的現代細胞分析儀器。其工作原理是：激光光源經過聚焦整形后，垂直照射在細胞液流上，激發熒光染料產生熒光或者細胞散射光，這些光信號被探測器接收后轉換為電信號，經過一系列的信號處理，從而實現細胞特征檢測或者是分流。

在傳統的流式細胞儀光束形成系統中，激光器發出的光經過兩個正交的柱面鏡整形為一個高斯分布的橢圓形光斑，如圖1所示，其長軸與細胞液流垂直。為在細胞流上形成較為均勻的照明光斑，只允許橢圓光斑的中間部分照射在細胞液流上，所以流式細胞儀的光能利用率低，并且高斯光斑旁瓣作為背景光，影響了流式細胞儀的測量精度。

發明內容

為了能將入射光斑整形成均勻分布的照明光斑，從而能有效地提高流式細胞儀系統能量利用率和測量分析精度，本發明提出了一種基于衍射光學整形器件的流式細胞儀光束形成系統，包括：n個激光光源、n個衍射光學整形器件、n-1個分光鏡、1個透鏡，n為大于等于2的正整數，i＝2,4…,n；

其中，第1個激光光源發出的光經過第1個衍射光學整形器件后發出的第1路光與第2個激光光源發出的光經過第2個衍射光學整形器件后在第1個分光鏡處合成第2路光后發出，第i個激光光源發出的光經過第i個衍射光學整形器件后在第i-1個分光鏡處與第i-1路光合成為第i路光后發出，第n路光發出后經過透鏡形成光斑照射在流式細胞儀的細胞液流上。

所述n個激光光源當中的第i個激光光源與所述n個衍射光學整形器件當中的第i個衍射光學整形器件之間加裝有m_i個分光鏡以及m_i個激光光源，第i個激光光源發出的光依次經過m_i個分光鏡后到達第i個衍射光學整形器件，并且在經過這m_i個分光鏡當中的第j_i個分光鏡時與這m_i個激光光源當中的第j_i個激光光源所發出的光合成之后再發向下一個分光鏡或第i個衍射光學整形器件，其中，j_i＝1,2,…,m_i，m_i為自然數，且不同的i對應相同或不同的m_i數值。

一種基于衍射光學整形器件的流式細胞儀光束形成系統，包括：n個激光光源、1個衍射光學整形器件、n-1個分光鏡、1個透鏡，n為大于等于2的正整數，i＝2,3,…,n；

其中，第1個激光光源發出的第1路光在第1個分光鏡處與第2個激光光源發出的光合成為第2路光后發出，第i個激光光源發出的光在第i-1個分光鏡處與第i-1路光合成為第i路光后發出，第n路光發出后依次經過衍射光學整形器件、透鏡形成光斑照射在流式細胞儀的細胞液流上。

所述第1個激光光源發出的光在經過第1個分光鏡或第1個衍射光學整形器件之前先經過1個反射鏡。

所述衍射光學整形器件與不同波長光源的一一對應，或一個衍射光學整形器件能滿足對不同波長光源整形后得到符合幾何形狀、尺寸和強度分布的照明光斑的要求。

所述衍射光學整形器件加工在同一塊基板的不同位置。

所述衍射光學整形器件能與透鏡或透鏡組聯用；或只使用衍射光學器件實現整形光斑。

所述衍射光學整形器件與閃耀光柵結合使用；或將衍射光學器件加工在有一傾斜角的基板上，從而達到減小加工誤差對整形結果影響的目的。

所述衍射光學整形器件加工在平面基板或者透鏡表面。

所述衍射光學整形器件是透射式或反射式。

所述衍射光學整形器件的材料是光學玻璃或光學晶體或光學塑料，或者是拋光或鍍高反射率膜的光學玻璃或光學晶體或光學塑料。

所述衍射光學整形器件是二元光學器件或全息光學器件或微納光學器件或空間光調制器，以及包括其他能實現光場相位調制和/或振幅調制的各類器件。

本發明的有益效果在于：將衍射光學器件應用于流式細胞儀的光束形成系統中，而形成強度均勻分布的照明光斑，提高了流式細胞儀系統能量利用率和測量分析精度。

附圖說明

圖1為使用兩個正交柱面鏡得到的整形光斑強度分布的截面圖。

圖2為本發明提出的流式細胞儀光束形成系統的方案一示意圖。

圖3為本發明提出的流式細胞儀光束形成系統的方案二示意圖。