[發(fā)明專利]用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810337434.9
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108646422B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尤政;趙精晶
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G01N15/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發(fā)明公開了一種用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)及方法，其中系統(tǒng)包括：合束裝置，用于對多路激光進(jìn)行合束；二元光學(xué)器件，二元光學(xué)器件具有表面浮雕結(jié)構(gòu)，以用于將合束后的多色激光或單色激光整形并均化為矩形平頂光斑，并控制矩形平頂光斑的尺寸和空間位置，以檢測沿流道中線流動(dòng)的單細(xì)胞流。該系統(tǒng)產(chǎn)生的矩形光斑尺寸精準(zhǔn)、相對位置確定、邊界清晰、頂部均勻，有利于提升流式檢測的穩(wěn)定性、分辨力、信噪比和檢測通量，二元光學(xué)器件還能夠加入聚焦透鏡的作用，同時(shí)完成對多色激光或單色激光的整形、勻化、定位和聚焦功能，并且極大地簡化光學(xué)系統(tǒng)，減小系統(tǒng)體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及流式細(xì)胞檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

流式細(xì)胞儀是能夠?qū)?xì)胞群體中每一個(gè)細(xì)胞的物理和化學(xué)信息進(jìn)行多參數(shù)、高通量、并行檢測的體外檢測儀器，其檢測對象除了細(xì)胞還包括蛋白、外泌體、核酸、病毒等生物微粒。流式細(xì)胞檢測中，經(jīng)過標(biāo)記的單細(xì)胞首先在液流系統(tǒng)中被聚焦在微流道的中心位置，然后逐一被激光照射并發(fā)出熒光和散射光，而后這些光信號被收集和分析。在流式細(xì)胞儀中，多激光光束整形系統(tǒng)是流式檢測的核心技術(shù)，其生成的激光光斑直接決定了檢測的分辨力、靈敏度、穩(wěn)定性、信噪比、最高通量等性能指標(biāo)。

相關(guān)技術(shù)中心，現(xiàn)有的流式檢測多采用橢圓形高斯光斑，這種光斑雖然成型容易，但是在光斑均勻性、分辨力、信噪比和檢測一致性方面尚待提升，并且針對每一色激光需要單獨(dú)進(jìn)行整形，因而光學(xué)器件繁多，不利于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)流式檢測所用的激光整形系統(tǒng)中，每路激光在二向色鏡和反射鏡的幫助下匯聚為一路，之后各色激光經(jīng)過一組光斑整形器件，如兩個(gè)相互正交的柱透鏡，而后被聚焦在流道中央，形成多個(gè)相互重疊的橢圓形高斯光斑，進(jìn)而檢測沿流道中線流動(dòng)的單細(xì)胞流。有時(shí)，在光路中會(huì)添加多個(gè)棱鏡，從而各色激光生成的光斑沿流道方向分開，防止光斑重疊。可見，傳統(tǒng)的激光整形系統(tǒng)需要多個(gè)分立的光學(xué)器件，因而系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差、調(diào)節(jié)和安裝難度大，同時(shí)無法準(zhǔn)確地控制生成的橢圓形高斯光斑的尺寸和空間位置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提升流式檢測的穩(wěn)定性、分辨力、信噪比和檢測通量。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種用于流式檢測的多激光光束整形方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)，包括合束裝置，用于對多路激光進(jìn)行合束；二元光學(xué)器件，所述二元光學(xué)器件具有表面浮雕結(jié)構(gòu)，以用于將合束后的單色或多色激光整形并均化為矩形平頂光斑，并控制所述矩形平頂光斑的尺寸和空間位置，以檢測沿流道中線流動(dòng)的單細(xì)胞流。

本發(fā)明實(shí)施例的用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)，通過二元光學(xué)器件將合束后的多色激光或單色激光整形并均化為矩形平頂光斑，精準(zhǔn)地控制光斑的尺寸和空間位置，從而檢測沿流道中線流動(dòng)的單細(xì)胞流，達(dá)到提升流式檢測的穩(wěn)定性、分辨力、信噪比和檢測通量的目的，并且極大地簡化光學(xué)系統(tǒng)，減小系統(tǒng)體積。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的用于流式檢測的多激光光束整形系統(tǒng)還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述二元光學(xué)器件基于夫瑯禾費(fèi)衍射原理改變?nèi)肷涔飧鼽c(diǎn)處的光程差，以對所述入射光的相位進(jìn)行調(diào)制并輸出平面上產(chǎn)生期望的所述矩形平頂光斑，并控制所述矩形平頂光斑的尺寸和空間位置。