[发明专利]一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量系统

权利要求书

1.一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量系统，其特征在于，该测量系统包 括：

一用于作为激发光照射待测样品的激发光源单元；

一用于对待测样品施加机械剪切同时测量其宏观流变学特性的剪切施加与流变测 量单元，所述剪切施加与流变测量单元底部设置一激发光光学窗口；以及

一光学显微单元，所述光学显微单元用于将所述激发光源单元出射的激发光经所 述激发光光学窗口引入到位于剪切场下的待测样品，使得待测样品的染料分子受激发 产生荧光信号，并将产生的荧光信号收集分别发射到一单分子荧光成像单元、一单分 子荧光发射光谱测量单元和/或一荧光关联光谱测量单元；所述单分子荧光成像单元用 于对扩散较慢体系内的单个荧光分子进行实时荧光成像，获得在扩散较慢的体系中的 单分子实空间运动信息；所述单分子荧光发射光谱测量单元用于对待测体系内单个荧 光分子的发射光谱，并对其进行强度分析通过光谱的变化得到染料分子附近的抗衡离 子分布的信息；所述荧光关联光谱测量单元用于获取荧光信号的关联光谱，并对其进 行关联性分析得到聚合物分子的扩散以及尺寸信息。

2.如权利要求1所述的一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量系统，其特征 在于，所述剪切施加与流变测量单元采用一转矩流变仪，所述转矩流变仪下基板设置 所述激发光光学窗口。

3.如权利要求1所述的一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量系统，其特征 在于，所述激发光源单元采用连续激光或飞秒脉冲激光，所述连续激光或飞秒脉冲激 光的波长需要与所激发的染料分子相匹配；所述激发光源单元包括一个以上不同波长 的激光器、若干反射镜、若干光阑、第一扩束镜、第二扩束镜，所述第二扩束镜的入 射端设置一中性密度滤光片，所述激光器发出的光分别经若干所述反射镜或光阑并依 次经所述第一扩束镜和第二扩束镜进行两级扩束将激发光束直径扩大以确保其尺寸大 于所述光学显微单元的显微镜物镜进光孔。

4.如权利要求2所述的一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量系统，其特征 在于，所述激发光源单元采用连续激光或飞秒脉冲激光，所述连续激光或飞秒脉冲激 光的波长需要与所激发的染料分子相匹配；所述激发光源单元包括一个以上不同波长 的激光器、若干反射镜、若干光阑、第一扩束镜、第二扩束镜，所述第二扩束镜的入 射端设置一中性密度滤光片，所述激光器发出的光分别经若干所述反射镜或光阑并依 次经所述第一扩束镜和第二扩束镜进行两级扩束将激发光束直径扩大以确保其尺寸大 于所述光学显微单元的显微镜物镜进光孔。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量 系统，其特征在于，所述光学显微单元采用倒置荧光显微镜结构，包括一显微镜物镜、 一二向色镜、第一～第三反射镜、一发射光高通滤波片、一激发光带通滤波片、一针 孔、一分束镜、一狭缝和第一～第三聚焦透镜；所述激发光经所述显微物镜发射到位 于所述剪切施加与流变测量单元内部的待测样品，经待测样品激发的荧光经所述显微 物镜收集后发射到所述二向色镜，经所述二向色镜出射的荧光信号经所述发射光高通 滤波片发射到所述第一反射镜，经所述第一反射镜反射的荧光经所述第一聚焦透镜和 狭缝发射到所述单分子荧光发射光谱测量单元，经所述第一反射镜透射的荧光经所述 第二聚焦透镜发射到所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射的光发送到所述单分子 荧光成像单元，经所述第二反射镜透射的光经针孔发射到所述分束镜，经所述分束镜 出射的一部分光经所述第三聚焦透镜发射到所述荧光关联光谱测量单元；另外，所述 激发光源单元的出射端设置所述激发光带通滤波片。

6.如权利要求5所述的一种获取剪切场下单个分子光谱及成像测量系统，其特征 在于，该测量系统还包括第二荧光关联光谱测量单元、第四反射镜和第四聚焦透镜， 经所述分束镜出射的另一部分光经所述第四反射镜反射到所述第四聚焦透镜，经所述 第四聚焦透镜出射的光发射到所述第二荧光关联光谱测量单元。