[发明专利]微粒物性分析多维光信息传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种各种微粒物性的分析设备，特指一种微粒物性分析多维光信息传感器。

背景技术

任意形态微粒(特别是生物细胞)物理特征的检测技术是一项多技术领域交叉的科学技术。任意形态微粒主要有尘埃粒子、生物细胞和尿沉渣微粒等，其特征比较复杂，主要特征有大小分布、形态分布、核式结构等等。光学传感方法主要就是利用光散射的强度空间分布特征与微粒物理特征的关系来检测微粒的类别，其中关键是有效光电信号的转换。目前针对特别微粒的专利技术有一些应用，例如专利技术200710192385.6(大流量尘埃粒子计数器的光学传感器)针对尘埃粒子设计了球面反射式侧向光信息传感方式，但是该信息并不能够较为全面地反映微粒的物理特征，且散射源和接受点均不在焦点上，这样对信号的损失较多；又如专利技术CN92215120.2(激光尘埃粒子计数器新型光学探头)采用了椭球反射式侧向光信息传感方式，虽然散射源和接受点均在焦点上，但是侧向小角的光散射会再次与微粒作用，产生复散射，影响信息的准确性；再如用于白细胞三分类的专利技术CN101498646A(小角度前向激光散射传感器)，该技术采用二极管阵列为光电接收器，柱面镜对光束加工，得到了前向小角和前向高角的光散射信息，但是对于灵敏反映细胞内部结构的侧向信息没有采集，所以准确识别多类细胞的能力有限；还有如美国专利技术2004/0197232/A1(后向散射对人体血液细胞识别装置)，该技术应用光纤阵列传感方式从前向和后向获得微粒散射信息，有效地提高了细胞采识别的精确的度，但是后向散射信号提取比较复杂，且与细胞核和分子结构密切相关的侧向偏振信息没有采集，因此细胞微粒识别类别不强。此外，国内外一些企业如美国的雅培等公司、日本的希森美康还有中国迈瑞等公司在白细胞的识别检测仪器中有一些光散射技术的开发应用专利技术(如：MDOS四角度激光专利测量技术；激光法流式细胞技术五分类等)，但是主要都是配以化学、电子、荧光等技术的应用，并且光学传感方式单一，本发明是一种纯光学的，并且针对实践中应用的不足进行改善了的一种优化整合的、具有普遍应用意思的微粒多维光信息传感的专利技术。

发明内容

本发明专利的目的在于提供一种信息完整、结构紧凑、信噪比高、微粒类别识别能力强的微粒物性分析多维光信息传感器。

本发明技术解决方案为：微粒物性分析多维光信息传感器，其特征在于：所述传感器包括激光器、第一聚焦透镜组、第一光阑、双喇叭口流式管、第二光阑、第一光电探测器、第二聚焦透镜组、第三光阑、中空椭球反射面、偏振片、第二光电探测器、第一球面镜、反射镜、第二球面镜、第四光阑、第三光电探测器、第三球面镜、第五光阑、第四光电探测器、光陷阱和密封罩；第一光阑、第二光阑、第三光阑、第四光阑和第五光阑开设在密封罩上；激光器、第一聚焦透镜组、第一光阑、双喇叭口流式管、光陷阱、第一球面镜、反射镜、第二球面镜、第四光阑和第三光电探测器按照激光入射的方向依次位于同一入射光轴上，双喇叭口流式管垂直于入射光轴放置且束腰中心位于入射光轴上；第二光电探测器、偏振片、第三光阑、第二聚焦透镜组、中空椭球反射面、双喇叭口流式管、第二光阑和第一光电探测器位于同一侧向散射光轴上，第二聚焦透镜组位于中空椭球反射面的中空处，侧向散射光轴与入射光轴相交于双喇叭口流式管的束腰中心；反射镜、第三球面镜、第五光阑和第四光电探测器位于前向散射光轴上，散射光轴与入射光轴垂直相交；第一球面镜和第二球面镜构成第三聚焦透镜组，反射镜位于第三聚焦透镜组内中心处、第一球面镜和第三球面镜构成第四聚焦透镜组。整个器件设置在密封罩上。

在激光光源的前向有第一焦透镜组和位于焦点处的一双喇叭口流式管，该流式管的颈部位于激光束的近焦点区，存在速度梯度的流场具有约束微粒在流线中部的作用，焦点区设有光陷阱；沿入射光垂直方向的中空椭球反射面可将来自焦点一处微粒侧向大立体角的散射光聚焦到位于焦点二处光阑后的第一光电探测器上，微粒与光电探测器分别在中空椭球反射面两个焦点上，位于中空椭球反射面中空处的第二聚焦透镜组将侧向小立体角的激光束通过该聚焦镜组、光阑和偏振片聚焦到该焦点处的第二光电探测器上；沿入射光前向，大立体角散射光束通过第三聚焦透镜组聚焦到光阑后的第三光电探测器上，透镜组中部的平面反射镜将小立体角的散射光束转向到第四聚焦镜组内并聚焦到位于光阑后的第四光电探测器上。

所述流式管用石英管做成，中间空心管路结构是由相互倒置的双喇叭口形成，在颈部细处由于流场的流速分布特征可以约束微粒在流线中部，堵塞时可以反向冲洗，保证流路正常使用。