[发明专利]一种弱光收集透镜系统及流式细胞分析仪

说明书

本发明公开了一种弱光收集透镜系统，包括三个单透镜与一个三胶合透镜组，其中用于色差校正的三胶合透镜组采用了对称式结构，既实现了较大的数值孔径，又满足了短工作距离要求，便于加工和整个系统的装配，能有效校正像差。本发明还公开了一种流式细胞分析仪的结构。其中，弱光收集透镜系统在400nm～950nm的波长范围内，直径400μm圆形区域(即在0～200μm视场范围内)，点列斑都小于100μm，有利于后继光路的分光与聚焦。

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种弱光收集透镜系统及流式细胞分析仪。

背景技术

流式细胞分析仪能够快速定量分析细胞群的物理或化学性质，并依据这些特征信号差异精确分选细胞。流式细胞分析仪检测每个细胞受激光照射后的散射光信号和荧光激发信号，以反映细胞的物理特征和生化特征，如细胞的大小、活性、颗粒度、核酸的数量以及抗原分子的表达情况等。

流式细胞分析仪通常由光学系统、液路系统、电子系统等组成。其中光学系统通常都有一个或多个激光光源，不同波长的激光经过整形后照射到单细胞样本流上，细胞在激光的照射下会产生散射光，同时细胞表面经过不同试剂的处理，会结合一种或多种荧光素，当依次通过检测区的细胞在激光的照射下会产生对应波长的荧光。弱光收集透镜系统收集散射光和荧光，再经分光与会聚等光学元件把各波段的光信号进行收集，使不同种类的光分别进入到不同的光电探测器。一般情况下，流式细胞仪所检测的荧光波长在400nm～950nm之间，不同的荧光信号和强度反映出细胞抗原与抗体的特异性结合程度，从而实现对样本的分类定量分析和分选。

由于上述过程中产生的散射光、荧光非常微弱，所以弱光收集透镜系统需要尽可能多的收集光信号，针对弱光收集透镜系统来说，其数值孔径(Numerical Aperture NA)越大，收集到的弱光信号越强，具有该弱光收集透镜系统的仪器的弱光探测性能就越高。

目前各种流式细胞仪中的弱光收集透镜系统主要有三种：(1)直接采用现成的显微物镜产品镜头；(2)采用非球面镜；(3)针对流式定制的物镜。

显微物镜的NA与工作距离成反比，NA在1.0以上时，工作距离基本小于0.5mm，由于流式细胞仪中的流动室壁厚多数在1.5mm以上，即工作距离需要大于1.5mm，所以只能采用工作距离符合要求但NA一般小于0.4的物镜，其收集的弱光信号能力有限；

单面非球面镜只能达到NA为0.65左右，且对于宽波长范围的荧光光谱不能矫正色差，采用非球面镜会提高加工与检测的工艺难度；

其他一些定制的物镜能够在指定的工作距离上达到NA为1.1以上，但是其镜片组结构复杂，加工装配成本高，工艺要求也较为严格。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种弱光收集透镜系统，能够利用更加简单的结构，达到较高的弱光收集效率。

本发明还提出一种具有上述弱光收集透镜系统的流式细胞分析仪。

根据本发明的第一方面实施例的弱光收集透镜系统，包括：

观察室，具有待测物体；

第一单透镜，包括朝向观察室的第三面和远离观察室的第四面，所述第三面与所述观察室连接；

第二单透镜，包括朝向所述第一单透镜的第五面和远离所述第一单透镜的第六面，所述第五面的曲率半径小于所述第六面的曲率半径；

第三单透镜，包括朝向所述第二单透镜的第七面和远离所述第二单透镜的第八面，所述第八面弯向所述观察室一侧；以及

三胶合透镜组，包括第一双凸透镜、第二双凸透镜和与所述第一双凸透镜和所述第二双凸透镜连接的双凹透镜；

其中，所述观察室、所述待测物体、所述第一单透镜、所述第二单透镜、所述第三单透镜、所述三胶合透镜组中心共线。