[发明专利]一种球形物体质量测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种球形物体质量测量系统，其特征在于，所述系统包括：照明系统，成像系统，光镊捕获系统和位置探测系统；

所述照明系统用于对待测样品进行照明；所述成像系统用于对待测物体进行成像；所述光镊捕获系统用于对待测物体进行捕获；所述位置探测系统用于实时追踪待测物体，获得待测物体所做受限布朗运动的运动轨迹，所述运动轨迹用于获得待测物体的质量。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述照明系统具体包括：照明装置，第一反射镜、第二双色镜、第二物镜和样品池；

所述照明装置产生照明光，所述照明光经所述第一反射镜反射，反射后的照明光经所述第二双色镜入射到所述第二物镜，所述第二物镜会聚所述反射后的照明光以对所述样品池进行照明，所述待测物体位于所述样品池内。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述样品池包括任何可盛装待测物体的容器。

4.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述成像系统具体包括：第一物镜，第一双色镜，第二反射镜，第五透镜和成像设备；

所述第一物镜用于收集所述照明光经过所述样品池后的前向透射光，所述第一物镜收集的所述前向透射光穿过所述第一双色镜，并经所述第二反射镜和所述第五透镜入射到所述成像设备。

5.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述光镊捕获系统具体包括：光束发射装置，第一透镜和第二透镜；

所述第一透镜和所述第二透镜用于对所述光束发射装置发射的光束进行扩束，经扩束后的光束经所述第一双色镜反射后进入所述第一物镜的入瞳，形成高度聚焦的光束。

6.根据权利要求5所述的测量系统，其特征在于，所述位置探测系统具体包括：探测器；

所述高度聚焦的光束的前向散射光经所述第二物镜收集后，经过所述第二双色镜反射进入所述探测器，所述探测器用于测量所述前向散射光的运动轨迹。

7.一种球形物体质量测量方法，所述测量方法使用如权利要求1-6任一所述的测量系统进行测量，其特征在于，所述方法包括：

采用照明系统对待测物体进行照明；

采用成像系统对待测物体进行成像；

利用光镊捕获系统捕获待测物体，使待测物体被束缚在光阱中做受限布朗运动；

在预设测量时间分辨率下利用位置探测系统多次测量做受限布朗运动的所述待测物体的位置，根据测量位置生成所述待测物体的运动轨迹；

根据所述运动轨迹获得所述待测物体的均方位移的函数表达式；

根据所述均方位移的函数表达式得到待测物体的质量。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述预设测量时间分辨率具体包括：测量时间分辨率t＜＜τ_p，以及测量时间分辨率位于t＜＜τ_p和t＞＞τ_p之间，其中τ_p为特征时间。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，当所述测量时间分辨率t＜＜τ_p时，所述均方位移的函数表达式为：MSD(t)＝(k_BT/m)t²，其中，k_B是玻尔兹曼常数，T为热力学温度，m为待测物体的质量；

当所述测量时间分辨率位于t＜＜τ_p和t＞＞τ_p之间时，所述均方位移的函数表达式为：MSD(t)＝(k_BT/m^*)t²，其中m^*是有效质量，m^*为待测物体质量的一半和被排开流体质量的一半的总和。