[发明专利]基于光热效应的样品微球水平滚动控制方法和系统

权利要求书

1.一种基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，包括：光学显微成像模块、控制模块、激光光源、样品平台以及样品微球；

所述样品微球包括球核以及包覆在所述球核表面的光热材料层，所述样品微球通过容器置于所述样品平台上，所述激光光源发出激光光斑，所述光学显微成像模块用于对所述样品微球进行成像；

所述控制模块用于控制实现激光光源和样品微球之间进行相对运动，以使所述激光光源发出的激光光斑可聚焦在所述样品微球边缘，从而使得所述样品微球因光热效应而朝远离激光光斑的方向滚动；

所述球核的材料为在所述激光器发出的激光的中心波段无光热效应的非金属材料，且密度大于水；

所述样品微球的直径为10～500μm，所述光热材料层的厚度为50～500nm。

2.根据权利要求1所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，所述光学显微成像模块包括成像光源、沿所述成像光源发出的成像光的出射方向依次设置的聚光镜、显微物镜、半反半透镜、目镜以及CCD相机，所述样品平台设置在所述聚光镜和显微物镜之间。

3.根据权利要求2所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，所述激光光源包括激光器以及设置在所述激光器的出光口上的准直器。

4.根据权利要求3所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，所述激光器发出的激光经过所述准直器后被所述半反半透镜反射，再经所述显微物镜后照射到所述样品平台上的样品微球上；

所述成像光源发出的成像光经过所述聚光镜后照射到所述样品平台上的样品微球上，所述样品微球反射的光经所述显微物镜收集后再透射所述半反半透镜，再经过所述目镜后到达所述CCD相机。

5.根据权利要求4所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，所述准直器为可调光纤准直器，经过所述可调光纤准直器后的准直光束直径大于所述显微物镜的入瞳直径。

6.根据权利要求5所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，所述球核的材料为聚苯乙烯、二氧化硅或其他聚合物，所述光热材料层的材料为金或银或其他具有光热转换效应的有机聚合物。

7.根据权利要求6所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，所述样品平台具有X、Y两个方向的自由度，其可在所述控制模块的控制下进行X、Y方向的水平移动，以使所述激光光源出射的激光光斑可聚焦到所述样品平台上的样品微球边缘。

8.根据权利要求6所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统，其特征在于，该系统还包括可调节所述激光光源出射的激光光斑的聚焦位置的空间光调制机构或反射机构，所述空间光调制机构或反射机构可在所述控制模块的控制下调节所述激光光源出射的激光光斑的位置，以使激光光斑聚焦在样品平台上的样品微球边缘。

9.根据权利要求7所述的基于光热效应的样品微球水平滚动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将所述CCD相机和二维样品台分别与所述控制模块连接，将样品微球放入盛有液体的容器中，将容器置于所述二维样品台上，开启所述成像光源，通过所述控制模块控制所述二维样品台进行水平移动，同时调节所述显微物镜与样品微球的距离，使得样品微球清晰成像于所述CCD相机的视野中央；

2)开启所述激光器，通过所述控制模块控制所述二维样品台进行水平移动以调节样品微球的位置，使得视野中的激光光斑位置相对靠近样品微球边缘附近，同时调节所述可调光纤准直器，缩小激光光斑；

3)控制二维样品台进行水平移动使得样品微球继续靠近激光光斑，并使得激光光斑聚焦在样品微球边缘而使样品微球因光热效应而移动，通过控制二维样品台继续移动，使激光光斑追上移动的样品微球，从而使得样品微球持续进行移动。