[发明专利]一种组合透明介质微球小型光镊装置及应用

说明书

本公开属于光镊领域，尤其涉及一种组合透明介质微球小型光镊装置及应用。在样品两端对称设置结构相同的望远镜系统，所述望远镜系统按照光线传播方向依次为第一微球、第二微球和第三微球；显微镜系统对准对称分布的两个第三微球连线的中点，靠近样品的一侧设置第四微球和第五微球，所述第四、五微球的焦点重合；所述微球为组合透明介质微球。该光镊装置使用透明介质微球作为显微镜系统，观察捕获的微粒，缩小了光镊的体积，极大的降低了光镊的成本，透明介质微球组成的望远镜系统和显微镜系统全部浸没在样品溶液中，提高了光镊系统的可操作性，光路系统不再受到样品容器的限制。

技术领域

本发明属于光镊领域，尤其涉及一种组合透明介质微球小型光镊装置及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

光镊是对光与物质相互作用研究的重要成果。光镊可以捕获和操纵分子、微米和纳米尺度的物质微粒、病毒、细胞或者细胞器官。光镊操纵的位移精度可以达到纳米级，对力的测量精度达到飞牛。光镊被应用于单分子研究，拉曼分析，染色体分选，微粒分流，微流变学，动物浅层血管血栓产生和消除等重要科研和医疗领域。尤其是光镊可以通过细胞壁移动细胞器，为研究细胞功能提供了强有力的工具。

光镊的形成依赖于光和物质相互作用的梯度力和散射力的平衡。光镊技术自发明以来从简单的光捕获、光学推动与光学悬浮发展到光学旋转与光学拉伸；从微米精度发展到纳米精度；从单光镊发展到多光镊和全息光镊，光纤光镊、倏逝波近场光镊。虽然光镊形式多种多样，单光镊因为其简便性和稳定性，仍然潜力巨大。最近研究人员将光镊应用于小鼠耳朵毛细血管血栓的产生和消灭，开辟了光镊研究活体中细胞的新领域。

然而，发明人发现，目前光镊仍然属于复杂的光路系统，实验室搭建和购买商业成品其价格都比较高，阻碍了其进一步的广泛应用。因此，设计一种成本低的小型光镊装置变得极为重要。此外，现有的光镊装置无法实现全部浸没于样品溶液中，光镊系统的可操作性低，光路系统受到样品容器的极大限制，因此，如何克服这一问题是科研人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供一种组合透明介质微球小型光镊装置及应用，该光镊装置使用透明介质微球作为显微镜系统，观察捕获的微粒，缩小了光镊的体积，增加了光镊的便携性，极大的降低了光镊的成本。而且，透明介质微球组成的望远镜系统和显微镜系统全部浸没在样品溶液中，产生纳米光子喷流的透明介质微球也浸没在样品溶液中，提高了光镊系统的可操作性，光路系统不再受到样品容器的限制。

具体地，本公开的技术方案如下所述：

在本公开的第一方面，本公开提供了一种组合透明介质微球小型光镊装置，在样品两端对称设置结构相同的望远镜系统，所述望远镜系统按照光线传播方向依次为第一微球、第二微球和第三微球，所述第二微球的直径大于其余微球的直径，所述第一、二微球的焦点重合；显微镜系统对准对称分布的两个第三微球连线的中点，靠近样品的一侧设置第四微球和第五微球，所述第四、五微球的焦点重合；所述微球为组合透明介质微球。

在本公开的第二方面，本公开提供了一种组合透明介质微球小型光镊装置的使用方法，步骤为：一、打开绿光激光器，代替红外激光器，调整光路；二、调整望远镜系统中微球的位置使光束通过；三、调整显微镜系统中微球的位置，对准对称分布的两个第三微球连线的中点；四、调整第一、二微球的焦点使之重合，调整第四、五微球的焦点使之重合；五、调整样品容器，使光镊装置全部浸入到样品溶液中；六、打开红外激光器，代替绿光激光器；七、打开白光LED，观察捕获的样品。