[发明专利]光学镊子装置

说明书

根据本发明，一种光学镊子装置，基于在通过利用透镜使激光束聚焦而捕获到的微粒与所述透镜的焦点之间的距离来确定指示针对所述微粒的捕获力的捕获力数据。此外，该光学镊子确定捕获力理论值与由捕获力数据指示的捕获力之间的差，捕获力理论值是根据捕获到的微粒与透镜的焦点之间的距离以及针对所述微粒的所述捕获力之间的线性关系而估计的。此外，该光学镊子基于捕获力的差来控制光源的激光功率。

技术领域

本发明的方面涉及一种光学镊子装置。

背景技术

光学镊子技术是已知的一种用于捕获例如大约为1μm精度的微粒并且此外移动该微粒的技术(例如，参考专利文献1)。根据光学镊子技术，利用透镜使激光束聚焦，并且通过作用于其的光学压力来捕获接近聚焦点的微粒。光学镊子技术可以通过提供在微粒与存在于微粒周围的事物之间的折射率差，并且将作用于微粒的光学压力的总力引导至聚焦点来继续捕获微粒。

为了通过利用上述光学镊子技术来捕获微粒，微粒必须具有光透过性(投射激光束)，并且微粒的折射率(n2)大于存在于微粒周围的事物的折射率(n1)(n2n1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2006-235319

发明内容

本发明要解决的问题

根据光学镊子技术，通过在聚焦点——即，用于使激光束聚焦的透镜的焦点——与包括微粒的样本之间引起相对移动，微粒可以相对于微粒周围的液体移动以跟随激光束的聚焦点。微粒捕获力来源于激光束的光学压力，并且已知捕获力和微粒与透镜的焦点(聚焦点)之间的距离具有线性关系。

还已知，鉴于如上面提到的，在远离存在于样本中的物体的表面的区域中移动根据光学镊子技术捕获到的微粒的情况下，捕获力和微粒与焦点之间的距离具有线性关系，而在接近物体的表面的区域中移动微粒的情况下，在捕获力与距离之间的关系变为非线性的。该现象的原因是静电和由于激光束的反射而形成驻波。因此，当想要移动捕获到的微粒时，微粒在靠近物体的表面的表现不仅与其他区域不同，而且是不可预测的。

例如，存在通过利用光学镊子技术来测量涉及物体的表面力或者表面形状的情况。在这些情况下，有必要捕获微粒并且在接近物体的表面的区域中移动微粒。然而，如上面提到的，在接近物体的表面的区域中，微粒捕获力与距离之间的关系是非线性的。因此，即使按照与在远离表面的区域的情况下相同的方式根据线性条件来控制光学镊子装置，微粒也可能按照不希望的方式表现并且未被捕获。

因此，本发明的方面的目的是提供一种即使在接近物体的表面的区域中移动捕获到的微粒的情况下，也能够稳定地捕获和移动微粒的光学镊子装置。

用于解决本发明的装置

根据本发明的方面的光学镊子装置包括：光源，该光源发射激光束；透镜，该透镜使从光源发射的激光束聚焦；驱动单元，该驱动单元使通过利用透镜使激光束聚焦而捕获到的微粒和位于该微粒附近的物体相对于彼此移动；检测器，该检测器输出用于确定捕获到的微粒与透镜的焦点之间的距离的检测信号；捕获力计算单元，该捕获力计算单元基于根据检测信号确定的距离来确定指示微粒的捕获力的捕获力数据；差计算单元，该差计算单元确定捕获力理论值与由捕获力数据指示的捕获力之间的差，所述捕获力理论值是根据捕获到的微粒与透镜的焦点之间的距离以及针对微粒的捕获力之间的线性关系而估计的；以及输出控制单元，该输出控制单元基于捕获力的差来控制光源的激光束输出。

在远离物体的表面的区域中，被捕获的微粒的捕获力和微粒与透镜的焦点之间的距离之间的关系是线性的，而在接近物体的表面的区域中该关系是非线性的和不可预测的。相反，在上述光学镊子装置中，即使在接近物体的表面的区域中移动被捕获的微粒，通过控制光源的激光束输出，也可以补偿针对微粒的捕获力，从而使得其和微粒与透镜的焦点之间的距离的关系接近线性关系。这使得可以稳定地捕获和移动微粒。