本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种光源组件和微全分析系统。
背景技术
微全分析系统的目的是将生化领域中涉及的样品制备、反应、分离检测等基本操作单元集成到一块几平方厘米甚至跟小的芯片上，利用微通道来控制细小流体颗粒的移动，贯穿整个系统，以取代常规实验室。
在微全分析系统中，微流控芯片用于进行液滴运输、分合等操作，并配合检测结构、光源结构等构成完整的测试系统。目前大多数微全分析系统中，光源是独立于微流控芯片之外的，导致微型分析芯片系统的整体结构较复杂，不便携带；并且，在进行检测时，需要检测液滴与不同波段的光线的反应情况，而目前的光源并不会将白光中不同波段的光线很好地分散开，从而导致检测结果不够精确。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种光源组件和微全分析系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种光源组件，用于微全分析系统中，所述光源组件包括光源和牛眼准直结构，所述牛眼准直结构设置在所述光源的出光侧，用于对所述光源发射的光线进行准直；所述牛眼准直结构包括金属层，所述金属层上设置有亚波长孔和环绕该亚波长孔的多个环形凹槽，多个环形凹槽沿所述亚波长孔的径向依次设置。
可选地，所述亚波长孔中设置有共振结构，所述共振结构包括至少一个尖部，所述尖部的第一端设置在所述亚波长孔的孔壁上，所述尖部的第二端指向所述亚波长孔的中心，所述尖部的第二端为锐角。
可选地，所述共振结构包括两个所述尖部，且该两个尖部相对设置。
可选地，所述亚波长孔的孔径在50nm～500nm之间。
可选地，所述光源组件还包括第一基板，所述牛眼准直结构设置在所述第一基板的表面，所述光源设置在所述牛眼准直结构背离所述第一基板的一侧。
可选地，所述环形凹槽为圆环形，且与所述亚波长孔同心设置，每相邻两个环形凹槽的内径差均为4π/kspp，其中，
可选地，所述光源组件还包括分光光栅，所述分光光栅设置在所述牛眼准直结构背离所述光源的一侧，用于根据光线的波长对经过准直的光线进行分散，以使不同波段的光线朝不同的方向出射。
可选地，所述分光光栅为线性光栅。
相应地，本发明还提供一种微全分析系统，包括微流控器件、检测器件和上述光源组件，所述微流控器件设置在所述光源组件的出光侧，用于容纳待检测液体；所述检测器件设置在所述微流控器件背离所述光源组件的一侧，用于检测经过所述待检测液体的光线的信息。
可选地，所述微流控器件包括相对设置的传输层和第二基板，所述第二基板位于所述传输层背离所述光源组件的一侧，所述传输层和所述第二基板相对的表面上均设置有疏水层；所述检测器件设置在所述第二基板与该第二基板上的疏水层之间。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例一提供的光源组件的结构示意图；
图2为图1中的牛眼准直结构的俯视图；
图3为沿图2中aa线的剖视图；
图4为图2中i区的放大图；
图5为牛眼准直结构的原理模型示意图；
图6为牛眼准直结构对波长在430～450nm之间的光线的透射角谱图；
图7为分散光栅对经过牛眼准直结构的光束的色散效果；
图8为本发明实施例二提供的微全分析系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1为本发明实施例一提供的光源组件的结构示意图，所述光源组件用于微全分析系统中，如图1所示，光源组件10包括光源11和牛眼准直结构12。光源11具体可以为面光源，且其发射光线可以为白光。牛眼准直结构12设置在光源11的出光侧，用于对光源11发射的光线进行准直，即，光源11的光线经过牛眼准直结构12后，射出的方向为准直光。图2为图1中的牛眼准直结构的俯视图，图3为沿图2中aa线的剖视图，图4为图2中i区的放大图，如图2至图4所示，牛眼准直结构12包括金属层121，金属层121上设置有亚波长孔122和环绕该亚波长孔122的多个环形凹槽123，多个环形凹槽123沿亚波长孔122的径向依次设置，从而形成由亚波长孔122及环绕其周围的环形光栅构成的金属微纳结构。
光源组件10用于微全分析系统中时，牛眼准直结构12可以与分光结构(如，分光光栅)配合使用，具体可以在牛眼准直结构12与微流控器件之间设置分光结构，以根据波长对牛眼准直结构12射出的准直光束进行分散，从而使得不同波段的光线沿不同方向照射至微流控器件中的液体，进而根据穿过液体后的不同波段颜色的光线信息判断液体的信息；或者，可以将分光结构设置在微流控器件背离牛眼准直结构12的一侧，同样可以检测出穿过液体的不同波段的光线信息。
由于分光结构根据光线波长对光束进行分散时，也会根据光线的方向进行对光束进行分散，因此，当入射光具有多种不同的方向时，并不能保证不同波段的光线是朝向不同方向的，从而影响微全分析系统的检测结果。而在本发明中，光源11的光线经过牛眼准直结构12后，可以得到准直性良好的光束，从而减少不同角度对分光结构分光结果的干扰，进而提高微全分析系统的检测准确性。并且，牛眼准直结构12为亚波长孔122和环形光栅组成的金属微纳结构，其结构更加轻薄，更有利于和微流控器件进行集成，进而有利于提高微全分析系统整体的便携性。
需要说明的是，在牛眼准直结构12中，亚波长孔122和环形凹槽122均为亚波长结构，可选地，亚波长孔122的孔径在50nm～500nm之间。
如图1所示，光源组件10还包括第一基板13，牛眼准直结构12设置在第一基板13的表面，光源11设置在牛眼准直结构12背离第一基板13的一侧。可选地，第一基板13为玻璃基板。
图5为牛眼准直结构的原理模型示意图，牛眼准直结构12能够对亚波长孔122的透射光起到汇聚准直效果的原理如下：
当光束从牛眼准直结构12下方正对亚波长孔122入射时，一部分光将直接从亚波长孔122通过，这一部分光可以看作一个在金属层121表面的点光源所发出的光，其能量为e0；同时另一部分光沿着金属层121与第一基板之间的界面向两边以表面等离子体激元(surfaceplasmonspolaritons，spp)的形式进行传播。
其中，光栅耦合条件为：
在公式(1)中，p为光栅周期，也即，图3中相邻两个光栅脊中心之间的距离或者相邻两个环形凹槽123内径之差的一半；kx为入射光经过亚波长孔122后在金属层121与第一基板13界面方向上的波数；k0sinθ为入射光的波束k0在界面方向上的分量；kspp为表面等离子体激元的波数。当kspp与kx相等时，发生共振，可以起到汇聚准直效果。具体地，取n为1，即得到：
在公式(2)中，λspp为表面等离子体激元的波长。
另外，能量传播到每相邻两个环形凹槽122之间的光栅脊时，该处的表面等离子体激元也可以看作一个向外辐射能量的点光源(如图5中的圆点)，各个点光源辐射能量分别为e±1、e±2、e±3…e±n(亚波长孔122右侧为正，左侧为负)。因而在远场的电场角分布etot(θ)可以表示为这些点光源的干涉相加：
其中，e0为点光源直接射向第一基板中的光线的能量，q(θ)为各个点光源向外辐射能量的比例系数。第n个点光源的相位
在公式(4)中，kd为亚波长孔122射出的光线在第一基板13中的波数，k′spp为kspp的实部，a为图3中亚波长孔122中心与最相邻的环形凹槽123沿其宽度方向的中心之间的距离。
当a＝p＝λspp时，各个点光源之间相位差为2π，在0°的出射角干涉相加，从而达到汇聚准直效果。
其中，
为了进一步提高牛眼准直结构12的准直效果，优选地，如图4所示，亚波长孔122中设置有共振结构，所述共振结构包括至少一个尖部124，尖部124的第一端设置在亚波长孔122的孔壁上，尖部124的第二端指向亚波长孔122的中心，尖部124的第二端为锐角。尖部124的设置可以使得入射光射入亚波长孔122时，大多数电子聚集在尖部124的第二端，从而使得亚波长孔122中心位置的光线能量增强，以使共振结构和入射光发生共振，进一步增强牛眼准直结构12的准直效果。
为了尽量提高牛眼准直结构12的准直效果，又能保证有足够的入射光线射入亚波长孔122，可选地，如图4所示，共振结构包括两个尖部124，且该两个尖部124相对设置。需要说明的是，所谓的“两个尖部124相对设置”是指，两个尖部124的第二端的角平分线位于同一直线或接近于一条直线上。
图6为牛眼准直结构对波长在430～450nm之间的光线的透射角谱图，从图6可以看出，经过牛眼准直结构12的光线的准直度较高，可以达到±2.5°。
进一步地，光源组件10还包括分光光栅14，分光光栅14设置在牛眼准直结构12背离光源11的一侧，用于根据光线的波长对经过准直的光线进行分散，以使不同波段的光线朝不同的方向出射。
其中，分光光栅14可以采用线性光栅。光栅方程如下：
其中，θ1和θ2表示入射角和出射角，n1和n2表示入射端和出射端的折射率，λ为入射波长，p1为光栅周期。通过光栅方程可以看出，影响出射角度的因素有波长和入射角，当确定入射角范围时，不同波长的光线会具有不同的出射角度而在空间上分离。因此，为了保证不同波长的光线具有不同的出射角度，则需要准直性能良好的光束，而本发明中的牛眼准直结构12能够为分光光栅14提供准直性良好的光束。图7为分散光栅对经过牛眼准直结构的光束的色散效果，图7中，以不同剖面线表示不同颜色的光线(即，不同波段的光线)。
另外需要说明的是，本发明对分光光栅14和牛眼准直结构12的数量不作限定，只要两者的位置一一对应即可。
图8为本发明实施例二提供的微全分析系统的结构示意图，如图8所示，所述微全分析系统包括微流控器件20、检测器件30和上述实施例一提供的光源组件10，微流控器件20设置在光源组件10的出光侧，用于容纳待检测液体40。检测器件30设置在微流控器件20背离光源组件10的一侧，用于检测经过待检测液体40的光线的信息，从而根据光线的信息获知待检测液体40的溶液浓度、化学反应情况等信息。其中，光线的信息可以包括光强、亮度等信息。
具体地，如图8所示，微流控器件20包括相对设置的传输层21和第二基板22，第二基板22位于传输层21背离光源组件10的一侧，传输层21和第二基板22相对的表面上均设置有疏水层23，微流控器件20所容纳的待检测液体40位于两层疏水层23之间。检测器件30设置在第二基板22与该第二基板22上的疏水层23之间。
其中，微流控器件20可以为电润湿微流控器件，具体地，可以在传输层21和第二基板22上设置电极，通过向传输层21上的电极和第二基板22上的电极施加电信号，以形成电场，该电场可以改变液滴的接触角，从而使液滴发生不对称形变，进而产生内部力来对液滴进行驱动。
其中，分光光栅14可以设置在传输层21的表面。可以理解的上，分光光栅14所分散出的各个波段的光线照射至液体40的光斑范围与传输层21的厚度有关，传输层21厚度越大，则各个光斑范围越大。因此，可以通过检测器件的检测精度等工艺参数来设置传输层的厚度，以保证检测器件30能够检测出各个波段的光线信息。
在本实施例二提供的微全分析系统中，微流控器件20、检测器件30和光源组件10集成在一起，由于光源组件10的结构轻薄，因此，将检测器件30、微流控器件20和光源器件10集成后，可以得到集成度高、结构轻薄的微全分析系统，从而更便于携带。且由于牛眼准直结构12和分光光栅14配合可以使得不同颜色的光线的分散效果更好，因此，采用光源组件10的微全分析系统对待检测液体40的检测结果更加准确。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。