[發明專利]基于液態透鏡自動調焦激光誘導熒光光譜檢測裝置和方法

在審

• 申請號: 201811643165.5
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109406478A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 張玲玲
• 申請（專利權）人: 上海市激光技術研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 上海九澤律師事務所 31337
• 代理人: 周云

本發明提出了一種基于液態透鏡自動調焦激光誘導熒光光譜檢測裝置及其方法，該檢測裝置包括依次放置的光源發射器、準直透鏡和窄帶濾波片，所述光源發射器發射的光源依次經準直透鏡和窄帶濾波片后，生成入射光源；CCD的數據信息輸出端與信息處理單元處理的CCD數據信息輸入端相連，信息處理單元處理的調節信息輸出端與液態透鏡的調節信息輸入端相連。本發明保證了檢測結果的重復性，提高了測量精度和控制靈活度。

技術領域

本發明涉及一種光譜檢測技術領域，特別是涉及一種基于液態透鏡自動調焦激光誘導熒光光譜檢測裝置和方法。

背景技術

激光誘導熒光(LaserInducedFluorescence，LIF)光譜檢測是當下最靈敏的檢測技術之一，其濃度檢出限達到10-9mol/L～10-13mol/L，對某些熒光效率高的熒光試劑甚至可以達到單分子檢測。

其中共聚焦型LIFD檢測設備可以有效改善檢測靈敏度和信噪比，具有較高的檢測靈敏度。目前的共聚焦型LIFD檢測方法通常是通過人工手動調節對焦，檢測重復性受人為因素影響較大?；蛘呤峭ㄟ^依靠移動整體光學成像系統，改變光學系統的成像物平面實現焦點位置調焦。雖然調整過程可以使用自動來代替手動，一定程度上擴展了使用靈活性，但是靠機械移動部件完成成像物面調整來實現自動調焦，控制靈活度和測量精度仍然有限。同時機械結構移動的不穩定會帶來一定的誤差和噪聲，影響調焦結果。以optotune為代表的可調焦光學系統的鏡片由光學流體和聚合物薄膜組成，該鏡片的工作原理與人眼晶狀體類似，能在不同的電流驅動下改變自身形狀，從而改變鏡片的焦距。

液態可調焦光學系統相較于傳統光學系統具有下列優勢：前者的鏡片半徑的幾厘米變化，就能產生與后者的鏡片組移動幾厘米等效的光學效果；由于調焦過程中不涉及鏡片的平移，前者的結構可以完全封閉，避免灰塵等雜質侵入裝置內部影響工作性能和使用壽命；前者的重量遠低于傳統光學系統，結構遠比傳統光學系統緊湊；前者的響應時間可達毫秒級別，且重復定位精度高，不存在累積誤差。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種基于液態透鏡自動調焦激光誘導熒光光譜檢測裝置和方法。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種基于液態透鏡自動調焦激光誘導熒光光譜檢測裝置，包括光源生成光路、熒光激發光路和成像光路；

光源生成光路包括依次放置的光源發射器、準直透鏡和窄帶濾波片，所述光源發射器發射的光源依次經準直透鏡和窄帶濾波片后，生成入射光源；

熒光激發光路包括依次設置的液態透鏡、顯微物鏡和載物平臺，在所述載物平臺上放置有待檢樣品，光源生成光路生成的光源依次經液態透鏡和顯微物鏡后，聚焦到待檢樣品上，焦平面上的待檢樣品通過聚焦光源照射，激發出熒光，再依次經過顯微物鏡和液態透鏡后，生成出射熒光；

成像光路包括依次設置的二向分色鏡、帶通濾波片、第一聚焦透鏡和CCD，熒光激發光路生成的熒光依次經二向分色鏡、帶通濾波片和第一聚焦透鏡后，由CCD采集；二向分色鏡將激光和熒光進行分離。

CCD的數據信息輸出端與信息處理單元處理的CCD數據信息輸入端相連，信息處理單元處理的調節信息輸出端與液態透鏡的調節信息輸入端相連。

在本發明的一種優選實施方式中，還包括熒光檢測光路，所述熒光檢測光路包括依次設置的熒光分束鏡、第二聚焦透鏡和小孔光闌，熒光激發光路生成的熒光依次經熒光分束鏡、第二聚焦透鏡和小孔光闌后，由光譜儀采集；光譜儀的數據信息輸出端與信息處理單元處理的光譜數據信息輸入端相連。對于偏離理想焦平面的位置，大部分光線會被小孔光闌阻擋，無法進入系統，降低環境影響，增強干擾。

在本發明的一種優選實施方式中，二向分色鏡設置在窄帶濾波片與液態透鏡光路間，二向分色鏡與光軸直線呈α，0<α<π/2。