[发明专利]一种消除正置光镊高阶衍射光斑捕获多微粒的样品池结构

说明书

本发明涉及一种消除正置光镊高阶衍射光斑捕获多微粒的样品池结构。包括由下至上依次叠放的反射片、中间片和盖玻片；反射片的材料为全反射膜材料；中间片的材料为聚苯乙烯薄膜，中间片的中部开设有通孔；反射片和中间片的通孔形成的空腔为样品室。实验时，将被测物放入样品室中，盖上盖玻片；再将所述样品池结构放入正置显微镜的载物台上，通过调整显微物镜与样品池底面之间的距离，通过显微成像系统观察激光衍射环捕获微粒。当正置光镊应用于捕获普通样品池底面的微粒时，由于光衍射效应光镊会同时束缚多个微粒，在样品池底面形成聚集体；本发明使得高阶衍射亮条纹不再能束缚颗粒，避免由光衍射效应引起的微粒聚集，扩大了正置光镊技术的应用领域。

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及用于正置光镊系统的样品池结构。

背景技术

光具有能量和动量，光的动量是光的基本属性。光镊是由光形成的一种特殊的工具,它充分的体现了光具有动量的基本属性。自1986年，Ashkin发明了光镊，这为光学和生命科学等学科的交叉研究提供了不可替代的工具。

光在传播过程中，遇到障碍物或小孔（窄缝）时，具有离开直线传播路径而绕到障碍物阴影里去的现象。这种现象叫光的衍射，可以分为单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射等。一束激光经过圆形小孔光阑时，光束会发生衍射效应。当Ratio（光阑半径与光腰半径之比）小于2时，不能忽略光衍射效应的影响。光镊技术通常由一束光经过一个高聚焦透镜产生，通常情况下利用具有高数值孔径的物镜作为高聚焦透镜。在光镊系统中，Ratio可以简化为显微物镜出光口与物镜后瞳的比值，显微物镜的出光口为1mm，显微物镜的后瞳直径为6mm，其比值远小于2，所以在光镊系统中会产生光衍射效应，并且不能忽略光衍射效应的影响。由于物镜的数值孔径很高，经过物镜强会聚后的每条激光衍射亮条纹，可以对微米颗粒施加光梯度力，将颗粒束缚于亮条纹中。

光镊通常用于捕获水溶液中的微米颗粒，水溶液一般放置于密封的样品池中。一般的样品池是使用玻璃载玻片作为底面，在载玻片上覆盖一片盖玻片即可构成普通样品池。但是当光镊工作的位置离样品池底面非常近时（即光阱中心与反射片上表面的距离小于3微米），由于激光的衍射亮条纹能够同时束缚很多微米颗粒，严重影响了光镊单独操控单颗粒的性能。例如，衍射光镊捕获很多微粒会影响微小流道内流体的流动，导致在微小流道内容易形成堵塞。

发明内容

为了避免由于光衍射效应作用引起样品池底部的微粒聚集，本发明提出一种消除正置光镊高阶衍射光斑捕获多微粒的样品池结构。

一种消除正置光镊高阶衍射光斑捕获多微粒的样品池结构包括由下至上依次叠放的全反射片61和盖玻片64；

所述全反射片61为激光全反射镜；所述激光全反射镜是在光学玻璃基底上镀一层全反射膜；光学玻璃基底的材质为对可见光波段全透过，光学玻璃基底的厚度为3-6mm；全反射膜的材料对光镊系统的激光波长零度全反射、对可见光波段全透过，全反射膜的厚度为10微米-500微米；

实验时，将样品放在全反射片61上，盖上盖玻片64；再将所述样品池结构放入正置显微镜的载物台7上，通过调整显微物镜5与样品池底面之间的距离，通过显微成像系统观察激光衍射环捕获微粒。

进一步限定的技术方案如下：

一种消除正置光镊高阶衍射光斑捕获多微米颗粒的样品池结构包括由下至上依次叠放的全反射片61、中间片62和盖玻片64；所述中间片62的材料为聚苯乙烯薄膜，中间片62的中部开设有通孔；所述反射片61、中间片62的通孔和盖玻片64形成的空腔为样品室63。如果所使用的样品量小于40微升，不需要中间片；如果使用样品量超过40微升，则需要中间片阻止样品溢出样品池。

由全反射片61、中间片62和盖玻片64构成的样品池结构的总厚度为3-9mm。

所述中间片62的通孔直径为2-15mm；中间片62的厚度为100μm-2mm。