CN103323395A - 一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统 - Google Patents

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熊大曦
杨西斌
王策
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Abstract

本发明公开了一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，包括多波长LED光源，所述多波长LED光源发出多种波长的光经过匀光模块通过耦合透镜进入光波导，所述光波导将光传输至柱状透镜，所述柱状透镜将光传输至流动室。本发明用单一LED光源实现了多个激光器组合的光发射功能，独特的LED准单芯片技术，保证了光源发光面的矩形形状，可以通过光学系统，在流动室中形成照度均匀的矩形光斑，从根本上改变了采用激光器的流式细胞术中椭圆形的聚焦光斑形成的颗粒漏检和光斑纵向尺寸过大的问题，有效减小了传统激光光斑光强呈高斯分布造成的检测信号的波动，提高了检测精度。

Description

一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统
技术领域
本发明涉及一种光学系统，具体涉及的是一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统。
背景技术
目前流式细胞术中采用的激光光源，其发射光束通过二色镜、滤光片、反射镜、聚焦镜等，被引导到许多光学检测区，实现待测颗粒物的光照射。由于在流式细胞仪中使用的许多荧光染料的独特的光谱特性，以及为了待测颗粒物的特定的参数分析，常常必需采用一个以上的激励波长，传统方法是采用多个不同波长激光器，为每个激光器配备单独的二色镜、滤光片、反射镜等光学系统，并为每个激光配备各自独立的自由空间光系统，或者光波导，或者自由空间和光波导的组合，以便将光传送到样品测量区域。多个激光光源的运用，一方面大大了系统成本，另一方面激光光源及配套光学系统大大增大了系统体积。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，采用多波长LED光源，并通过光学混光聚焦模块，用一个LED光源可获得多个激光器组合的功能，实现了单光源的多波长激发，克服了激光器出射波长有限、体积大、成本高的缺点。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，包括多波长LED光源，所述多波长LED光源发出多种波长的光经过匀光模块通过耦合透镜进入光波导，所述光波导将光传输至柱状透镜，所述柱状透镜将光传输至流动室。
进一步的，所述匀光模块、耦合透镜、光波导，柱状透镜在同一水平轴上。
进一步的，所述多波长LED光源发出的光为矩形光。
本发明的有益效果是:
本发明用单一LED光源实现了多个激光器组合的光发射功能，独特的LED准单芯片技术，保证了光源发光面的矩形形状，可以通过光学系统，在流动室中形成照度均匀的矩形光斑，从根本上改变了采用激光器的流式细胞术中椭圆形的聚焦光斑形成的颗粒漏检和光斑纵向尺寸过大的问题，有效减小了传统激光光斑光强呈高斯分布造成的检测信号的波动，提高了检测精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为传统激光器采用柱面透镜聚焦形成的椭圆形光斑的光强分布示意图；
图3为采用本发明矩形发光面LED光源的矩形聚焦光斑的光强分布示意图；
图4为本发明采用的单一光源的多波长发射LED光源示意图。
图中标号说明：1、多波长LED光源，2、匀光模块，3、耦合透镜，4、光波导，5、柱状透镜，6、流动室。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1所示，一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，包括多波长LED光源1，所述多波长LED光源1发出多种波长的光经过匀光模块2通过耦合透镜3进入光波导4，所述光波导4将光传输至柱状透镜5，所述柱状透镜5将光传输至流动室6。
进一步的，所述匀光模块2、耦合透镜3、光波导4，柱状透镜5在同一水平轴上。
参照图4所示，所述多波长LED光源发出的光为矩形光，光源面型排列为矩形，其中λ1，λ2…, λ7分别代表不同中心波长的发光芯片，每个发光芯片形状为也矩形，其通过普通聚焦透镜，就可形成光强分布均匀的矩形光斑，有效避免了传统激光光斑光强呈高斯分布造成的检测信号的波动，提高了检测精度。LED光源的所有的芯片共阳极连接，另一端各自设有独立的控制电路单独控制（n1，n2…, n7），可以通过在某一时间接通某个或几个LED芯片，实现多波长发射，并通过控制电路实现对光源中心波长的调节控制。LED芯片的组数可以是2组、3组、4组，或是其他任意数量，图示为7组的示意图，通过集成不同组数的LED芯片，可以实现不同调整级数，获得多种发光波长。
单一光源的多波长发射LED光源中，不同发光波长的LED芯片，可以通过高速接通和切断，实现不同波长光束的高速切换。由于LED芯片的响应时间为纳秒量级，因此通过高速切换电路，可实现100k-1MHz甚至更高频率的不同波长的光切换。该实施方式，远优于目前流式细胞仪采用多个激光光源进行不同波长光束切换的结构，对于需要对同一种荧光探针采用不同激发波长进行高速多参数检测的系统，具有可操作的实际意义。
实施例1
如图2所示，其中流动室中的颗粒物垂直于椭圆长轴、沿着椭圆短轴方向传播，光强成高斯分布的椭圆形激光光斑中，当同一个颗粒沿着短轴滑落，或者沿着边缘滑落时，将产生不同的光信号，严重干扰测量结果的准确性。一般流式分析仪中椭圆光斑长轴直径约为60-100μm，短轴直径10-20μm，通过柱形透镜压缩圆形激光光斑而获得，在保证所需功率密度前提下，要求长轴尽可能长，而短轴尽可能短。目前普遍采用的激光器功率一般只有几十毫瓦，长轴过长将影响聚焦光斑的功率密度，而短轴的过大，则有可能同一时间内有超过一个颗粒进入光斑聚焦区域，干扰测量。
如图3所示，聚焦光斑为光强分布均匀的矩形光斑。本发明LED光源功率达数瓦，远远大于激光器毫瓦量级的功率，解决了聚焦光斑处功率密度不够的问题。而其矩形发光面，具有比圆形激光光斑的天然优势，更容易聚焦形成光强分布均匀的矩形光斑，从根本上解决了目前采用激光光源的流式细胞术中椭圆形高斯光斑对检测影响。

Claims (3)

1.一种应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，其特征在于：包括多波长LED光源（1），所述多波长LED光源（1）发出多种波长的光经过匀光模块（2）通过耦合透镜（3）进入光波导（4），所述光波导（4）将光传输至柱状透镜（5），所述柱状透镜（5）将光传输至流动室（6）。
2.根据权利要求1所述的应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，其特征在于：所述匀光模块（2）、耦合透镜（3）、光波导（4），柱状透镜（5）在同一水平轴上。
3.根据权利要求1所述的应用于流式分析仪的单光源多通道光学系统，其特征在于：所述多波长LED光源（1）发出的光为矩形光。
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