[发明专利]一种动态多焦点光镊的产生装置及使用方法

权利要求书

1.一种动态多焦点光镊的产生装置，其特征在于：包括光场相位调制系统(101)、光场聚焦系统(102)、照明成像系统(103)以及动态多焦点光镊观察装置(104)；

所述光场相位调制系统(101)包括计算机和空间光调制器(7)，所述光场相位调制系统(101)通过matlab运行出相应的相位图，再通过数据线将生成的多幅相位图加载到所述空间光调制器(7)上，产生动态多焦点光斑；

所述光场聚焦系统(102)包括激光器(1)、可变分束器(2)、空间滤波系统(3)、扩束镜(4)、偏振片(5)、反射镜(6)、空间光调制器(7)、第一透镜(8)、小孔光阑(9)、第二透镜(10)、长波通二向色镜(11)、显微物镜(12)、三维微调节移动平台(13)、样品池(14)，所述光场聚焦系统(102)用于使所述激光器(1)发出的激光经过已加载相位图的所述空间光调制器(7)产生相位调制的光斑，经镜片聚焦后捕获所述样品池(14)中的微粒；

所述光场相位调制系统(101)激光传播方向依次为：激光器(1)、可变分束器(2)、空间滤波系统(3)、扩束镜(4)、偏振片(5)、反射镜(6)、空间光调制器(7)、第一透镜(8)、小孔光阑(9)、第二透镜(10)、长波通二向色镜(11)、显微物镜(12)、三维微调节移动平台(13)、样品池(14)；

所述激光器(1)为532nm波长的激光器，所述空间滤波系统(3)由针孔和非球面透镜组成；

所述空间光调制器(7)为反射型空间光调制器，像素数为1920*1080，像素尺寸为8微米，与计算机相连，所述空间光调制器(7)上入射光与反射光的夹角10°；

所述第一透镜(8)、所述第二透镜(10)组成4f系统，其焦距分别为f1、f2，空间光调制器(7)到所述第一透镜(8)的距离为f1，所述第一透镜(8)到所述小孔光阑(9)的距离为f1，所述小孔光阑(9)到所述第二透镜(10)的距离为f2，所述第二透镜(10)到所述显微物镜(12)的距离为f2；

所述长波通二向色镜(11)与激光的入射方向成45°夹角；

所述三维微调节移动平台(13)可带动所述样品池(14)前后、左右、上下进行移动；

所述照明成像系统(103)包括照明光源(16)、第三透镜(15)、样品池(14)、三维微调节移动平台(13)、显微物镜(12)、长波通二向色镜(11)、滤光片(17)、成像透镜(18)、相机(19)和计算机，所述照明光源(16)和所述第三透镜(15)位于所述样品池(14)上方，所述相机(19)与计算机相连，所述照明成像系统(103)用于照明样品池(14)，并将微粒的运动情况成像于所述相机(19)中；

所述动态多焦点光镊观察装置(104)包括显示器(20)，所述动态多焦点光镊观察装置(104)实时显示样品池(14)中的微粒运动状态。

2.根据权利要求1所述的一种动态多焦点光镊的产生装置，其特征在于：所述照明成像系统(103)激光传播方向依次为：第三透镜(15)、照明光源(16)、滤光片(17)、成像透镜(18)、相机(19)、显示器(20)。

3.根据权利要求1所述的一种动态多焦点光镊的产生装置，其特征在于：所述成像透镜(18)与所述相机(19)的距离为所述成像透镜(18)的焦距，所述相机(19)为CCD相机。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种动态多焦点光镊的产生装置的使用方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

a、样品池(14)的制备：使用0.5-3μm的均匀微球，选取合适的浓度，使得在观察微粒的捕获与运动时画面清晰，无其他微粒的干扰，对配合的一定浓度的溶液充分的震荡，使微粒在溶液中的分布均匀，使用双面胶把洁净的盖玻片与载玻片粘合在一起，将充分震荡样品溶液滴入盖玻片与载玻片之间的间隙中，然后密封，将样品池(14)放置在三维微调节移动平台(13)上并固定；

b、通过激光器(1)产生的激光经过可变分束器(2)和空间滤波系统(3)后变成平行光束，然后经过偏振片(5)变成线偏振光，经过反射镜(6)反射到达空间光调制器(7)，经过空间光调制器(7)的相位调制和反射后通过4f系统，再经长波通二向色镜(11)反射，进入显微物镜(12)，产生的聚焦光斑捕获和操控样品池(14)内的微球；

c、移动三维微调节移动平台(13)的载物台，使能够在显示器(20)上观察到在样品池(14)中的微粒，选取没有杂质微粒干扰的样品位置，微粒被光镊捕获，同时加载多幅相位图，选择合适的加载速度，使捕获的粒子能够做动态的运动。