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一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜儀系統(tǒng)裝置。裝置由半導(dǎo)體拉曼激光器、空間濾波器、短通二向色分束光路系統(tǒng)、光譜儀、正置顯微鏡和倒置顯微鏡構(gòu)成，激光器與空間濾波器之間以光路方式相連；空間濾波器與短通二向色分束光路系統(tǒng)以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與正置顯微鏡之間以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與拉曼檢測儀之間以光纖方式連接；短通二向色分束光路系統(tǒng)與正置顯微鏡之間以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與倒置顯微鏡之間通過反射鏡以光路方式相連。檢測過程中保證細胞的活性，對細胞進行生化分析。正置與倒置激光光鑷拉曼光譜系統(tǒng)之間可以通過一個裝有45°反射鏡的轉(zhuǎn)盤靈活方便進行切換，既可以組合使用也可以單獨使用。
【專利說明】一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種將正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對微米級透明物質(zhì)進行光鑷捕獲和拉曼光譜測試，特別適合對細胞或者細胞器研究。對獲得的拉曼光譜數(shù)據(jù)進行分析，可以區(qū)分和鑒別生物細胞微小結(jié)構(gòu)或生化成分變化。
【背景技術(shù)】
[0002]激光光鑷拉曼系統(tǒng)是一項將激光光鑷與拉曼光譜相結(jié)合的光學(xué)技術(shù)，它是當(dāng)今生物領(lǐng)域中單細胞分子水平研究的熱門工具，具有無損、快速、實時檢測等特點?，F(xiàn)在國際上其它研究小組搭建起來的大部分是倒置的激光光鑷拉曼系統(tǒng)，但是它存在的一些不足:激光從物鏡到細胞需要經(jīng)過油鏡鏡油和蓋玻片，才能實現(xiàn)對細胞的抓捕，但這樣測試的光譜信號很容易受到鏡油和蓋玻片背景信號的干擾，同時不能夠充分有效利用油鏡鏡頭的數(shù)值孔徑，而且抓捕的細胞只能局限于蓋玻片上方的15微米左右的細胞，對其它位置的細胞無法進行光鑷捕獲，給實際操作帶來很大不便；而正置光鑷系統(tǒng)雖然能夠水鏡鏡頭伸到溶液中的任意深度進行細胞捕獲，但水鏡鏡頭的數(shù)值孔徑偏小，利用正置系統(tǒng)進行細胞抓捕時需要較大的激光功率，所以難以實現(xiàn)對質(zhì)量較大的細胞或其它微粒的光鑷捕獲。鑒于正置和倒置激光光鑷拉曼系統(tǒng)的各自優(yōu)缺點，本發(fā)明組建的這套正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜裝置，可以充分利用它們各自的優(yōu)點，根據(jù)具體情況靈活選擇正置或者倒置顯微鏡系統(tǒng)，對微米級透明物質(zhì)進行光鑷捕獲和拉曼光譜測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的任務(wù)是通過自行搭建正置與倒置聯(lián)用的激光光鑷拉曼光譜測試裝置，實現(xiàn)對活性細胞的捕獲并且可以同時進行拉曼光譜測試。
[0004]為實現(xiàn)本實用新型設(shè)計目的采用的技術(shù)方案是:裝置由半導(dǎo)體拉曼激光器、空間濾波器、短通二向色分束光路系統(tǒng)、光譜儀、正置顯微鏡和倒置顯微鏡構(gòu)成，其中激光器與空間濾波器之間通過反射鏡A、反射鏡B以光路方式相連；空間濾波器與短通二向色分束光路系統(tǒng)通過反射鏡C、反射鏡D以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與正置顯微鏡之間以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與拉曼檢測儀之間以光纖方式連接；短通二向色分束光路系統(tǒng)與正置顯微鏡之間通過反射鏡E以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與倒置顯微鏡之間通過反射鏡F、反射鏡G、反射鏡H以光路方式相連。
[0005]所述的半導(dǎo)體拉曼激光器波長為785nm單模半導(dǎo)體拉曼激光器。
[0006]所述的空間濾波器由同光軸設(shè)置的凸透鏡A、針孔、凸透鏡B和帶通濾色片組成，激光器發(fā)出的激光依次通過凸透鏡A、針孔、凸透鏡B和帶通濾色片。
[0007]所述的短通二向色分束光路系統(tǒng)由短通二向色分束鏡、凸透鏡C、陷波濾色片和光纖連接器組成，空間濾波器反射出的激光，以45°的入射角入射到短波通二向色分束鏡并穿過分束鏡后直行進入正置顯微鏡中；由正置顯微鏡反射回來的拉曼信號經(jīng)該分束鏡以90°的反射角反射后入射到凸透鏡C、陷波濾色片、光纖并最后被光譜儀接收。
[0008]首先讓波長為785nm單模半導(dǎo)體激光器輸出的激光經(jīng)平面反射鏡A、反射鏡B反射后進入空間濾波器中同光軸設(shè)置的凸透鏡A、針孔、凸透鏡B和帶通濾色片?？臻g濾波器的作用是進一步優(yōu)化單模激光的輸出模式，有利于后面實現(xiàn)對細胞穩(wěn)定的光鑷捕獲。
[0009]從帶通濾色片出射的激光被反射鏡C、反射鏡D反射后以45°的入射角入射到短通二向色分束光路系統(tǒng)中設(shè)置的短波通二向色分束鏡并透射過該分束鏡，激光被導(dǎo)入到一個正置顯微鏡中。正置顯微鏡上方設(shè)置有一個呈45°安裝的反射鏡E，利用反射鏡E可以將激光導(dǎo)入到正置顯微鏡鏡筒中進而實現(xiàn)對正置顯微鏡下方細胞培養(yǎng)皿A中細胞的捕獲，同時這束激光還作為激發(fā)光激發(fā)細胞拉曼信號，所激發(fā)的細胞拉曼信號以180°反向反射回來，經(jīng)正置顯微鏡、反射鏡E反射后又被二向色分束鏡反射，進入焦距為150mm的凸透鏡C聚焦，再通過陷波濾色片濾除被散射回來的少量激光，最后將純拉曼信號匯聚、耦合到芯徑為50微米的光纖。該光纖既是用來接收拉曼光譜信號，同時光纖端面又相當(dāng)于50微米的針孔，可以實現(xiàn)共聚焦的光路結(jié)構(gòu)，濾除雜散光信號。
[0010]經(jīng)過光纖將拉曼信號傳輸?shù)焦庾V儀探測拉曼光譜信號并最終通過電腦顯示器顯示出來。
[0011]如果需要利用倒置顯微鏡進行細胞光鑷捕獲和拉曼檢測，可以通過移動正置顯微鏡中反射鏡E，讓激光直接穿過正置顯微鏡，被反射鏡F、反射鏡G和反射鏡H反射將激光導(dǎo)入到倒置顯微鏡中，同時利用倒置顯微鏡中配置的100倍油鏡鏡頭可以更加容易實現(xiàn)對細胞的光鑷捕獲。同時這束激光還作為激發(fā)光激發(fā)細胞拉曼信號，所激發(fā)的細胞拉曼信號以180°反向反射回來，經(jīng)倒置顯微鏡、反射鏡G、反射鏡F反射后被短波通二向色分束鏡反射進入一焦距為150mm的匯聚透鏡聚焦，拉曼信號再通過一陷波濾色片濾除被散射回來的激光，最后將純拉曼信號匯聚、耦合到芯徑為50微米的光纖，經(jīng)過該光纖將拉曼信號傳輸?shù)焦庾V儀探測拉曼光譜信號并最終通過電腦顯示器顯示出來。
[0012]利用這套正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜儀裝置，我們可以充分利用正置與倒置光路兩者的優(yōu)點，根據(jù)實際情況，方便、靈活選擇正置或倒置系統(tǒng)進行活性細胞的快速捕獲，并且通過拉曼光譜對細胞的生化成分進行實時檢測與分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為對本實用新型有更深刻的理解，下面結(jié)合附圖，以實施例的方式對本實用新型進行進一步的說明。
[0015]圖1中，I是反射鏡A ；2是單模半導(dǎo)體拉曼激光器；3是反射鏡D ；4是短通二向色分束鏡；5是反射鏡E ；6是反射鏡F ；7是細胞培養(yǎng)皿B ；8是倒置顯微鏡；9是反射鏡H ;10是反射鏡G ;11是正置顯微鏡；12是細胞培養(yǎng)皿A ；13是光纖連接器；14是拉曼光譜儀；15是光纖；16是陷波濾色片；17是凸透鏡C ; 18是反射鏡C ; 19是帶通濾色片；20是凸透鏡B ;21是針孔；22是凸透鏡A ；23是反射鏡B。
[0016]實施例1[0017]首先單模半導(dǎo)體拉曼激光器輸出785nm激光，經(jīng)反射鏡A I和反射鏡B 23反射后依次通過凸透鏡A 22、針孔21、凸透鏡B 20、帶通濾色片19、反射鏡C 18和反射鏡D 3后，激光以45°的入射角入射到785nm短波通二向色分束鏡4并透射過該分束鏡，激光被導(dǎo)入到一個裝有45°反射角的反射鏡E 5反射進入正置顯微鏡11，直至正置顯微鏡11中的63倍萊卡水鏡鏡頭，出射的激光對水鏡下方細胞培養(yǎng)皿A 12中的活性細胞進行捕獲，此時激光功率為IOmw左右。通過顯微鏡中自帶的CCD來觀察細胞是否被穩(wěn)定的捕獲在激光焦點所形成是勢阱中。當(dāng)細胞被捕獲在光鑷勢井中時，利用這束激光同時作為激發(fā)光激發(fā)細胞拉曼信號。從180°反向反射回來的細胞拉曼信號經(jīng)水鏡鏡頭接收、反射鏡E 5反射后被二向色分束鏡4反射進入凸透鏡C 17匯聚，拉曼信號再通過一陷波濾色片16濾除少量被散射回來的激光，最后通過光纖連接器13將純拉曼信號匯聚、耦合到芯徑為50微米的光纖15，經(jīng)過光纖15將拉曼信號傳輸?shù)焦庾V儀14探測拉曼光譜信號并最終通過電腦顯示器顯示出來。
[0018]上述激光器為785nm單模半導(dǎo)體拉曼激光器(廠家:上海熙隆光電科技有限公司，型號:SL-785-XXX)，發(fā)出的激光最大功率為IOOmW ;正置顯微鏡為萊卡品牌；Kaiser光譜儀(型號:HoloSpec-f_2.2-NIR);反射鏡型號:PF10-03-P01_10空間濾波器(KT310)，凸透鏡(型號:LA1608-B-ML)，帶通濾色片(型號:FL780_10)，二向色分束鏡(LPD01-785RU-25)、陷波濾色片(NF01-785U-25)、購自于Thorlab公司；光纖(QP100-2-VIS-NIR)及其適配器。凸透鏡(C220TME-B)，f=llmm ;凸透鏡(LA1805-B)，f=30mm。
[0019]實施例2
[0020]轉(zhuǎn)動正置顯微鏡11中上方反射鏡E 5移出光路，讓激光直接發(fā)射到反射鏡F 6，再經(jīng)反射鏡G 10、反射鏡H 9的反射，將激光導(dǎo)入到倒置顯微鏡8中，同時利用倒置顯微鏡8中配置的高數(shù)值孔徑的100倍油鏡鏡頭可以更加容易實現(xiàn)對細胞的光鑷捕獲和拉曼光譜測試。
[0021]上述激光器為785nm單模半導(dǎo)體拉曼激光器(廠家:上海熙隆光電科技有限公司，型號:SL-785-XXX)，發(fā)出的激光最大功率為IOOmW ;正置顯微鏡為萊卡品牌；Kaiser光譜儀(型號:HoloSpec-f_2.2-NIR);反射鏡型號:PF10-03-P01_10空間濾波器(KT310)，凸透鏡(型號:LA1608-B-ML)，帶通濾色片(型號:FL780_10)，二向色分束鏡(LPD01-785RU-25)、陷波濾色片(NF01-785U-25)、購自于Thorlab公司；光纖(QP100-2-VIS-NIR)及其適配器。凸透鏡(C220TME-B)，f=llmm ;凸透鏡(LA1805-B)，f=30mm。
【權(quán)利要求】
1.一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置，其特征在于裝置由半導(dǎo)體拉曼激光器、空間濾波器、短通二向色分束光路系統(tǒng)、光譜儀、正置顯微鏡和倒置顯微鏡構(gòu)成，其中激光器與空間濾波器之間通過反射鏡A、反射鏡B以光路方式相連；空間濾波器與短通二向色分束光路系統(tǒng)通過反射鏡C、反射鏡D以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與正置顯微鏡之間以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與拉曼檢測儀之間以光纖方式連接；短通二向色分束光路系統(tǒng)與正置顯微鏡之間通過反射鏡E以光路方式相連；短通二向色分束光路系統(tǒng)與倒置顯微鏡之間通過反射鏡F、反射鏡G、反射鏡H以光路方式相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置，其特征在于所述的半導(dǎo)體拉曼激光器波長為785nm單模半導(dǎo)體拉曼激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置，其特征在于所述的空間濾波器由同光軸設(shè)置的凸透鏡A、針孔、凸透鏡B和帶通濾色片組成，激光器發(fā)出的激光依次通過凸透鏡A、針孔、凸透鏡B和帶通濾色片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正置與倒置聯(lián)用的共聚焦激光光鑷拉曼光譜測試裝置，其特征在于所述的短通二向色分束光路系統(tǒng)由短通二向色分束鏡、凸透鏡C、陷波濾色片和光纖連接器組成。
【文檔編號】G01N21/65GK203534971SQ201320642101
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】馮尚源, 陳榮, 李永增, 黃少華, 林居強, 黃組芳 申請人:福建師范大學(xué)