[发明专利]基于新型杂化光镊的软物质综合测量装置

说明书

技术领域

本发明属于软物质复杂流体技术领域，特别涉及一种基于新型杂化光镊的软物质综合测量装置。

背景技术

激光光镊技术自发明以来在单分子生物物理，软物质等领域发挥着重要的作用。光镊技术本身也在这些应用中不断的提升与发展，并在传统的单光镊基础上衍生出阵列光镊、涡旋光阱以及时分复用光阱等。这些光镊技术在各自的适用范围内发挥着其独特的作用，如高精度的激光双光镊以其噪声低等优点在单分子领域有着重要而广泛的应用；阵列光镊在液相颗粒物的排布领域有特殊的优势；而涡旋光镊在切向流变学中有广阔的前景。就传统的单光束梯度力光阱而言，它能够提供微流体在很宽的频域范围内的损耗模量和存储模量等信息，是传统的流变学仪所不能比拟的。

现有的光镊技术不能同时实现全息光镊和高精度的单光镊。本发明的一个重要的创新点就是采用一定的机械切换装置，在同一台设备上实现全息光镊和单光束梯度力光镊。该装置能够满足光镊在软物质和复杂流体领域的各项应用参数的测量，如多个粒子的相互作用、复杂流体的宽频流变学参数等。此外，我们还通过自行设计加工的光路耦合件巧妙地将激光束耦合到商用的奥林巴斯显微镜中。

发明内容

本发明的目的在于：巧妙地在同一台装置上实现全息光镊和高精度单光束梯度力光镊，并通过自行设计的部件耦合到商用显微镜中。该装置可以在微观多粒子相互作用、复杂流体宽频流变学等领域有重要的应用前景。

本发明为了达到上述目的采用的技术方案为：一种基于新型杂化光镊的软物质综合测量装置，其构成包括激光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一可翻转反射镜、第二可翻转反射镜、反射镜、液晶空间光调制器、第三平凸透镜、第四平凸透镜、显微镜成像管镜、第一双色镜、高数值孔径显微镜物镜、二维电动平台、卤素灯、第二双色镜、双凸透镜、位置敏感探测器、快速相机和计算机，其中：

所述的全息光镊光路由激光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜、反射镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜、第一双色镜以及显微镜物镜构成；所述的第一双色镜置于自行设计的带燕尾槽滑动导轨的固定架上，再加载到显微镜的主体部分；该自行设计的带燕尾槽滑动块的固定架为如下三部分构成：燕尾槽滑块、固定架和反射片固定块，其中燕尾槽滑块通过两个螺丝从支撑架的底部与支撑架相连，双色镜固定块放入支撑架内的凹陷部分；

所述的单光镊光路由激光器、第一平凸透镜、第二平凸透镜、第一可翻转反射镜、第二可翻转反射镜、第三平凸透镜、第四平凸透镜、第一双色镜以及显微镜物镜构成；

样品池放在二维电动平台上，在计算机控制下，样品池随着二维电动平台进行移动；所述计算机的输入端通过信号线分别与所述的二维电动平台、空间光调制器、位置敏感探测器以及快速相机相连；所述计算机实时计算设定的全息相位图并通过计算机图形卡以及DVI信号线将相位图实时地加载到液晶空间光调制器上；所述计算机可以通过信号采集和测量系统采集并存储位置敏感探测器以及快速相机所产生的时序信号和图像序列。

优选的，所述全息光镊和高精度单光镊的切换是通过第一可翻转反射镜、第二可翻转反射镜的同时翻转来实现的，其中第一可翻转反射镜和第二可翻转反射镜分别固定于两个可翻转的镜框上；当第一可翻转反射镜和第二可翻转反射镜两个可翻转反射镜位于光路中时，该装置工作在高精度的单光镊模式；当第一可翻转反射镜和第二可翻转反射镜两个可翻转反射镜同时切换到一侧，本发明装置工作在全息光镊模式；其中激光器、由第一平凸透镜和第二平凸透镜组成的第一望远镜、由第三平凸透镜和第四平凸透镜组成的第二望远镜为全息光镊和高精度单光镊的公用部分。

优选的，采用机械爬升装置将光束高度提升到与显微镜耦合高度相匹配；第二个望远镜的两个平凸透镜分别位于光路爬升架的两侧；单光镊采用在线标定，所用激光器具有很高的指向稳定性和功率稳定性，对探测器响应以及光阱刚度的标定在数秒内完成。

优选的，绕开商用显微镜的成像管镜搭建光镊，采用自行设计的光路耦合装置将激光束引进商用显微镜；该光路耦合装置加载在显微镜荧光转盘处，与原有的荧光转盘公用一个耦合槽；所述的软物质综合测量装置与原有的荧光装置可以切换使用；当使用原有的荧光装置时，采用显微镜配带的荧光转盘；当采用自行设计的光路耦合装置时，采用我们自行设计的机械耦合件。

本发明的优点和积极效果：