[发明专利]用于光侦测的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于侦测（interrogating）探针体积阵列的光学特性的仪器和方法。

背景技术

探针体积（probe volume）的折射率通常是复数，包含实部和虚部，这两者都取决于空间坐标。探针体积的折射率的复杂空间分布在这里被称作该探针体积的“光学性质”。

在许多应用中存在对侦测探针体积阵列的光学性质的需要，这些应用包括生物医学诊断学、基因组学、蛋白质组学、药物研发、DNA测序、光数据存储、材料科学、职业健康和安全、平民或者军队反恐、战地、电泳、分析色谱法、半导体加工、计量学、仿造、食品加工、法庭、法律实施、环境监测、显微术、质谱学、微流体动力学、和流式细胞术。在许多这些应用中，包括所关心材料的样品的探针体积（靶试样探针体积）的光学性质与包括参考材料的样品的探针体积（参考样品探针体积）的光学性质相比较。因此，便利的方法是，确定靶试样探针体积相对于一个或更多参考样品探针体积的比较光学性质。例如，一组第一类型的分子（第一靶试样）占据靶试样探针体积的一部分。液体（第三靶试样）中第二类型的分子组（第二靶试样）的溶液被传递到靶试样探针体积，然后冲掉。该仪器显示，通过侦测靶试样探针体积的光学性质在第一和第二类型的分子之间是否发生反应，其中如果通过结合第一类型分子，第二类型分子占据其部分，那么该光学性质可能变化。用于实行这个比较的已知仪器和方法通常涉及使用多次测量、多个独立的探针波束、用于扫描或改变探针波束位置的复杂的仪器、或者实现多次比较测量的其他相对复杂的方法。

发明内容

使用根据本发明的适当形式的探针波束，例如能够方便地使用单个源波束和单次测量来实行该比较。靶试样探针体积X和参考样品探针体积A和/或B可以平行地暴露于格式化探针波束。产生的结果是靶试样探针体积X的光学性质和参考样品探针体积A或B的光学性质的同步比较。但是，这是使用用于比较探针体积的光学性质的本发明的格式化探针波束的一个实例。在本发明的格式化探针波束中，单个光源波束可以由无源光学元件转换为多个完全剪切探针波束对中格式化的一对部分剪切探针波束。靶试样探针体积和参考样品探针体积被设置在暴露于多个完全剪切探针波束对的覆盖层（blanket）和已知的网格阵列中。在曝光之后，完全剪切波束对的多个波束重新合并，产生干涉图案，其显示网格阵列中所选择的探针体积的光学性质之间的关系。

根据本发明的格式化探针波束具有独特的特性，即，其含有部分剪切的波束对，该波束对被格式化为完全剪切的探针波束对的阵列。部分剪切探针波束被定义为包含两个波束，即，第一部分剪切探针波束和第二部分地剪切探针波束，其中，第一和第二波束部分地重叠。完全剪切探针波束被定义为包含作为同一部分剪切探针波束对的部分的两个波束，即，第一完全剪切探针波束和第二完全剪切探针波束，第一波束和第二波束横向间隔一定距离没有重叠。这里参考格式化探针波束通常意思是贯穿该仪器的光束，即，源波束，包含部分和完全剪切探针波束对的格式化波束、和检测区域中的组合波束。

为了限定本发明，格式化光束被定义为具有部分剪切。其允许形成具有部分重叠的剪切波束对和不重叠的多个剪切波束对的光束。

附图说明

当结合附图考虑时，可以更加理解本发明，其中：

图1是根据本发明第一实施例的示意图，其示出用于形成部分剪切格式化光学探针波束的光学元件；

图2是用图1的元件构造的仪器的透视图；

图3是格式化探针波束横过图2的仪器的分量的透视图，其示出第一偏振态的部分剪切探针波束，OE波束；

图4是格式化探针波束横过图2的仪器的分量的透视图，其示出第二偏振态的部分剪切探针波束，EO波束；

图5示出图3和4的格式化探针波束的分量的组合，其示出部分剪切探针波束对，即，OE波束和EO波束；

图6示意地示出根据可能的侦测阵列的一个实例的图5的光束被格式化为25个侦测元件阵列，该侦测元件特征在于完全剪切；

图7示出图6的一个侦测元件，其示出完全剪切探针波束对，即，子OE波束和子EO波束；

图8是在格式化探针波束的源区的侦测元件阵列的视图；

图9是在格式化探针波束的部分剪切区域的侦测元件阵列的视图；

图10是在格式化探针波束的合并区域的侦测元件阵列的视图；

图11是在格式化探针波束的检测区域的侦测元件阵列的视图；

图12是示出格式化探针波束的部分剪切区域中组织的靶试样探针体积和参考样品探针体积的可能选址的网格阵列的视图；