一种超大数值孔径收光装置及微粒光学检测装置的制作方法

本申请涉及光学，具体涉及一种超大数值孔径收光装置及微粒光学检测装置。

背景技术：

1、直径在微米或纳米尺度的微小粒子（简称微粒）在激光激发下，会向空间中各个方向发射散射光，若粒子上标记有相应的荧光素，则粒子还会在空间各个方向上发射荧光。

2、通过对微粒一定角度上发射的散射光或者荧光进行收集，即可对微粒尺寸、折射率和表面属性等信息实现探测和表征。如图1所示，根据瑞利判据基本原理，表征光学分辨率的最小分辨率角θ=1.22λ/na，其中λ为探测光波长，na为光学系统数值孔径。由此可知，当光学系统的数值孔径na越大，系统所能识别的微小颗粒尺寸越小，系统分辨率越高。

3、现有收光系统均基于单一反射光路进行收光，即使可以实现数值孔径大于1的收光，但对于空间各方向均发射光信号的微粒样本，只能做到单面收光，收光效率水平并不高。

4、基于此，需要一种新的收光技术方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种超大数值孔径收光装置及微粒光学检测装置，基于反射和透射相结合形成新的收光方案，不仅数值孔径可以做得更大，取值范围也可以较大，而且整体收光效率能够得到提高。

2、本说明书实施例提供以下技术方案：

3、本说明书实施例提供一种超大数值孔径收光装置，包括：光源、流动室、透镜组和凹面反射镜，所述光源位于所述流动室的外部，所述透镜组和凹面反射镜相对设置于所述流动室的两侧；

4、所述流动室的内部设置有粒子的样本流道；

5、所述光源用于向所述流动室照射激发光，以使粒子在激发光的照射下向空间发射光信号；

6、所述凹面反射镜用于将所述粒子发射的第一部分光信号向所述透镜组反射汇聚；

7、所述透镜组用于将所述凹面反射镜发射汇聚的所述第一部分光信号与所述粒子发射的第二部分光信号进行汇聚；

8、其中，透镜组的数值孔径为0.1~1.3之间的数值；所述样本流道为矩形流道，矩形边长为0.1mm~1mm之间的数值，且矩形的长边垂直于透镜组与凹面反射镜之间连线方向。

9、优选地，所述光源发射的激发光包括以下任意一种光束：由氙灯、半导体激光器或固体空间激光器发出的光束，由带尾纤输出并准直的半导体激光器或固体空间激光器发出的光束。

10、优选地，光束的口径范围为0.5mm~5mm之间的数值。

11、优选地，所述流动室为由以下任意一种材料制成的腔室：石英、玻璃、亚克力。

12、优选地，所述流动室的外壁厚度为1mm~5mm之间的数值。

13、优选地，粒子在激发光的照射下向空间所发射的光信号的角度范围为0°~150°。

14、优选地，所述凹面反射镜为以下任意一种反射镜：球面凹面反射镜、非球面反射镜、柱面反射镜。

15、优选地，所述透镜组和凹面反射镜相对设置于与所述光源向所述流动室发射的激发光正交的两侧方向上。

16、优选地，所述凹面反射镜设置有小孔，所述光源的激发光透过所述小孔向所述流动室照射。

17、优选地，所述超大数值孔径收光装置还包括平面反射镜和挡光筒，所述平面反射镜设置于所述流动室的内部，所述挡光筒设置于所述流动室的外部一侧，其中所述光源穿过流动室的直射光经由所述平面反射镜反射到所述挡光筒中，以被所述挡光筒消除。

18、优选地，所述平面反射镜的边长为0.5mm~5mm之间的数值，以及反射镜倾斜角为40°~60°之间的数值。

19、本说明书实施例还提供一种微粒光学检测装置，包括：

20、如权利要求1-12中任意一项所述的超大数值孔径收光装置；

21、探测器；

22、其中所述探测器用于对所述超大数值孔径收光装置中透镜组汇聚后的光信号进行接收及探测。

23、优选地，所述探测器为以下任意一种探测器：光电二极管构成的光电探测器，基于cmos成像的光学成像探测器

24、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

25、通过采用一个凹面反射镜与一个透镜组形成反射与透射相结合的收光光路，可以将粒子向各个方向发射的光信号进行反射后汇聚，实现了对流动粒子所激发的光学信号进行有效汇聚的收光，而且基于反射与透射相结合的收光光路后，数值孔径na可以做得更大，取值范围也可以做得更宽，从而可以对不同颗粒尺寸的粒子、更小的粒子等进行检测，而且基于超大数值孔径可以形成微粒光学检测装置，实现粒子发射光信号的高效收集和探测。

技术特征：

1.一种超大数值孔径收光装置，其特征在于，包括：光源、流动室、透镜组和凹面反射镜，所述光源位于所述流动室的外部，所述透镜组和凹面反射镜相对设置于所述流动室的两侧；

2.根据权利要求1所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述光源发射的激发光包括以下任意一种光束：由氙灯、半导体激光器或固体空间激光器发出的光束，由带尾纤输出并准直的半导体激光器或固体空间激光器发出的光束。

3.根据权利要求2所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，光束的口径范围为0.5mm~5mm之间的数值。

4.根据权利要求1所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述流动室为由以下任意一种材料制成的腔室：石英、玻璃、亚克力。

5.根据权利要求4所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述流动室的外壁厚度为1mm~5mm之间的数值。

6.根据权利要求1所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，粒子在激发光的照射下向空间所发射的光信号的角度范围为0°~150°。

7.根据权利要求1所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述凹面反射镜为以下任意一种反射镜：球面凹面反射镜、非球面反射镜、柱面反射镜。

8.根据权利要求1所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述透镜组和凹面反射镜相对设置于与所述光源向所述流动室发射的激发光正交的两侧方向上。

9.根据权利要求1所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述凹面反射镜设置有小孔，所述光源的激发光透过所述小孔向所述流动室照射。

10.根据权利要求9所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述超大数值孔径收光装置还包括平面反射镜和挡光筒，所述平面反射镜设置于所述流动室的内部，所述挡光筒设置于所述流动室的外部一侧，其中所述光源穿过流动室的直射光经由所述平面反射镜反射到所述挡光筒中，以被所述挡光筒消除。

11.根据权利要求10所述的超大数值孔径收光装置，其特征在于，所述平面反射镜的边长为0.5mm~5mm之间的数值，以及反射镜倾斜角为40°~60°之间的数值。

12.一种微粒光学检测装置，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的微粒光学检测装置，其特征在于，所述探测器为以下任意一种探测器：光电二极管构成的光电探测器，基于cmos成像的光学成像探测器。

技术总结
本申请提供一种超大数值孔径收光装置及微粒光学检测装置，应用于光学技术领域，其中超大数值孔径收光装置中，光源位于流动室的外部，透镜组和凹面反射镜相对设置于流动室的两侧；流动室的内部设置有粒子的样本流道；光源用于向流动室照射激发光，以使粒子在激发光的照射下向空间发射光信号；凹面反射镜用于将粒子发射的第一部分光信号向透镜组反射汇聚；透镜组用于将凹面反射镜发射汇聚的第一部分光信号与粒子发射的第二部分光信号进行汇聚。通过采用一个凹面反射镜与一个透镜组，形成反射与透射相结合的收光光路，不仅数值孔径可以做得更大，取值范围也可以做得更宽，而且实现了对流动粒子所激发的光学信号进行有效汇聚的收光。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：上海纬冉科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16