[实用新型]一种生物单分子成像用激光聚焦装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种聚焦装置，尤其是涉及一种生物单分子成像用激光聚焦装置。

背景技术

生物单分子是指一些与生命有着密切关系的有机低相对分子量化合物，包括氨基酸、脂肪酸、糖、嘌呤、嘧啶、单核苷酸、卟啉、ATP等高能化合物，生物单分子是构成生物高分子的基本成分。分子成像是近来新出现并迅速发展的一个生物医学领域，用它来显示和测定活体内生物过程在细胞和分子水平上的特征，可为深入揭示生理和病理过程的机制以及对疾病及其治疗提供可靠依据。X射线自由电子激光器(简称XFEL)是新一代光源，可用于产生纳米级物质的图像。目前，利用X射线自由电子激光器能制作出直径为70纳米左右的图像样本，这是四周病毒的平均大小。而利用同步加速器只能制作出微米级的图像样本。XFEL在生物医学领域至关重要，应用激光可以有效地研究细胞的细节和组成细胞的分子。生物大分子是构成生命的基础物质，包括蛋白质、核酸、碳氢化合物等，生物大分子晶体学是现如今的一个前沿领域，通过生物大分子图像推断其结构。传统上，由于缺乏大功率且空间和时间分辨率均满足要求的激光，单分子不可能成像，即便是最强大的激光衍射光线也不能从单分子来推断其结构。而实现生物结构的单分子成像后，将减少药物研究者上千万次的随机试验，大幅度节约研究成本，加快药物制造的漫长过程，缩短治疗生命威胁疾病的宝贵时间，挽救无数生命。

聚焦是指控制一束光或粒子流使其尽可能会聚于一点的过程。激光中光子的数量和光子的带宽以及激光的横截面积都会影响成像质量，而激光中光子的数量和光子的带宽以及激光的横截面积均直接影响激光亮度。现有的最好的X射线自由电子激光器能制作出直径70纳米物质的图像，该X射线自由电子激光器所产生激光的亮度能完成直径为70纳米病毒的成像。如能获取直径为70纳米物质的成像，便可能直接获得病毒的结构，对深入研究病毒分子与和其他病原体的结构具有重要意义。但为使直径小于几纳米的样品成像，需要更明亮的激光，即需要高亮度激光。为提高激光的亮度，可通过影响激光亮度的因素进行调整来实现，如调整激光脉冲的长度以及脉冲中光子的数量、截面面积、发散角和带宽等。而通过减小激光的光斑尺寸，则能有效提高单位面积内相干光子的数量，从而有效提高激光功率。同时，还需减少聚焦过程中的激光功率损失。因而，需要设计一种结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的生物单分子成像用激光聚焦装置，能简便实现激光聚焦，并能有效减少激光聚焦过程中的功率损失。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的生物单分子成像用激光聚焦装置，能简便实现激光聚焦，并能有效减少激光聚焦过程中的功率损失。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征在于：包括外壳和安装在外壳内的激光聚焦组件，所述外壳上设置有激光入射窗和激光出射窗，所述激光出射窗和激光入射窗分别位于所述激光聚焦组件的前后两侧；所述激光聚焦组件包括衍射光栅和对衍射光栅进行冷却的冷却装置，所述衍射光栅为透射光栅且其为圆光栅；所述冷却装置包括冷却液存储装置和布设在衍射光栅周侧的冷却管道，所述冷却管道的两端均伸出至外壳外侧，所述冷却液存储装置位于外壳外侧；所述冷却管道的一端为进液端且其另一端为出液端，所述冷却管道的进液端与所述冷却液存储装置的出液口连接，所述冷却管道的出液端与所述冷却液存储装置的进液口连接。

上述一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征是：所述冷却管道沿衍射光栅的外边缘线布设，所述激光聚焦组件还包括安装在衍射光栅外侧的环形罩壳，所述冷却管道罩装在环形罩壳内，所述环形罩壳底部开有两个供冷却管道两端穿出的通孔。

上述一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征是：所述外壳底部开有两个供冷却管道两端穿出的管道安装孔。

上述一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征是：所述激光聚焦组件的数量为一个。

上述一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征是：所述激光聚焦组件卡装在外壳内。

上述一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征是：所述激光聚焦组件与外壳呈垂直布设，所述激光入射窗位于所述激光聚焦组件的正后方，所述激光出射窗位于所述激光聚焦组件的正前方。

上述一种生物单分子成像用激光聚焦装置，其特征是：还包括安装在外壳上的抽真空管道，所述抽真空管道的内端伸入至外壳内且其外端与真空泵连接，所述外壳为密闭壳体。