[发明专利]基于光阱效应的液体黏滞系数测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种利用光的力学效应测量液体粘滞系数的装置，其特征是，所述的装置包括四个模块：单光束光阱模块、样品池模块、BFP位置测量模块、CCD成像模块；

样品池模块设有待测液体以及微球，通过单光束光阱模块在待测液体中捕获微球，通过BFP位置测量模块来探测微球的位移信号，CCD成像模块用来观察微球的捕获效果，后焦面干涉系统高频采样位置探测模块用来高频实时地输出被捕获微球的位置信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的单光束光阱模块包括激光器、准直透镜L5、反射镜M1、反射镜M2、透镜L3 、透镜L4、分色镜D1、反射镜M45、物镜OBJ；

激光器从尾纤发出激光，即捕获光束，经准直透镜L5准直，经反射镜M1、反射镜M2后，经透镜L4、透镜L3扩束，经分色镜D1和反射镜M45反射后，通过物镜OBJ在样品池内形成稳定光阱。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的样品池模块包括样品池和步进电机，样品池内设有密闭腔，密闭腔采用薄片打孔或挖槽工艺，并在加入待测液体与微球后用盖玻片密封以阻隔气流扰动引入误差。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的BFP位置测量模块依次包括聚光镜CD、分色镜D2、透镜L1、中性灰度滤镜ND、象限探测器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的CCD成像模块依次包括成像透镜L1、反射镜M3、CCD。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征是，所述的微球为尺寸在um到mm量级的光学均匀透明微球，满足在相应液体环境中被捕获光稳定捕获，材料是聚苯乙烯或二氧化硅。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征是，所述的待测液体是光学均匀介质，激光器发出的激光以及照明光源发出的光能均匀通过。

8.根据权利要求1所述的装置的测量方法，其特征是，通过对微球位移信号的提取及处理，并根据运动方程的解求得黏滞系数，所述的运动方程为                                                      ，

式中：f₀为被捕获微球相对光阱中心位移的平方的频谱拐点频率，k为光阱刚度，β为液体的黏滞系数。