CN105940292A - 流式细胞仪 - Google Patents
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Abstract
所公开的流式细胞仪包括用于将光束射到穿过观察区的微粒上的基于激光二极管(“LD”)的光学子系统，用于收集从穿过观察区的微粒散射的或由微粒发荧光的光并使光成像的复合显微镜物镜，用于向观察区供应液体鞘流的射流子系统，用于将携带微粒的液体样本流注射到液体鞘流内的蠕动泵，所述微粒连同液体鞘流一起穿过观察区，接收来自观察区的散射的和发荧光的光的多模光纤，所述复合显微镜物镜收集该光并使该光成像，以及用于将经由光纤接收的光在光学上分成有色频带的波分复用器。
Description
相关申请的交叉引用
本申请根据美国法典第35篇第119条要求2013年12月4日提交的、序列号为61/911,859、标题为“Flow Cytometer”的美国临时专利申请的优先权权益。本申请涉及2013年5月30日提交的、序列号为PCT/US13/43453、标题为“Flow Cytometer”的国际专利申请，其根据美国法典第35篇第119条要求下列申请的优先权权益：2012年5月30日提交的、序列号为61/653,245、标题为“Pulseless Peristaltic Pump”的美国临时专利申请，2012年5月30日提交的、序列号为61/653,328、标题为“Composite Microscope Objective with aDispersion Compensation Plate”的美国临时专利申请，2012年10月18日提交的、序列号为61/715,819、标题为“Wavelength Division Multiplexing for Extended LightSource”的美国临时专利申请，2012年10月19日提交的、序列号为61/715,836、标题为“Diode Laser Based Optical Excitation System”的美国临时专利申请以及2013年4月29日提交的、序列号为61/816,819、标题为“A Simple Fluidic System for SupplyingPulsation Free Liquid to Flow Cell”的美国临时专利申请。所有上面标识的专利都通过引用被全部并入本文。
背景
技术领域
本公开通常涉及流式细胞仪的技术领域，且尤其是涉及改进的流式细胞仪的结构和操作连同包括在其中的各种单独的子组件。
背景
流式细胞仪是在细胞计数、分类、生物标志物检测和蛋白质工程中使用的生物物理技术。在流式细胞仪中，悬浮在液体流中的细胞穿过电子检测装置。流式细胞仪允许每秒多达数千个细胞的物理和/或化学特征的同时多参数分析。
流式细胞仪具有包括在分子生物学、病理学、免疫学、植物生物学和海洋生物学的领域中的各种应用。流式细胞仪在医学中(特别是在移植、血液学、肿瘤免疫学和化学疗法、产前诊断、遗传学和用于性别预选的精子分类中)也有广泛的应用。在海洋生物学中，光合浮游生物的自体荧光特性可在特征化丰富度和群落构成时由流式细胞仪利用。在蛋白质工程中，结合酵母显示和细菌显示使用流式细胞仪来识别具有期望特性的细胞表面显示的蛋白质变体。流式细胞仪的共同变体基于微粒的特性来在物理上将微粒分类，从而使感兴趣的种群纯化。
本公开的概述
本公开提供改进的流式细胞仪连同包括在其中的各种改进的部件以及具有交互作用的部件的部件组。
在某些实施方式中，本公开提供简单和可靠的基于二极管激光器的光学系统，其能够输送对流式细胞仪应用优化的具有沿着短轴的高斯状强度分布和沿着长轴的宽度的椭圆形横截面的聚焦激光束。
在某些实施方式中，本公开提供容易制造并具有长工作距离、大数值孔径、大视场和最小色像差(chromatic aberration)的成像质量显微镜物镜。
在某些实施方式中，本公开提供用于流式细胞仪的简单射流系统，其不仅是可靠的、紧凑的和容易制造，而且能够支持速度临界应用，例如在具有多个在空间上分离的激发激光束的仪器中或在液滴分选器中。
在某些实施方式中，本公开提供蠕动泵的简单设计，蠕动泵提供无脉动液体流。
在某些实施方式中，本公开提供具有最小脉动的蠕动泵。
在某些实施方式中，本公开提供制造和操作起来简单的蠕动泵。
在某些实施方式中，本公开提供能够在延长的距离上校准来自扩展光源的光束而不明显扩大光束直径的设备。
在某些实施方式中，本公开提供波分复用(WDM)系统以将光束分成多个有色频带。WDM系统可与低噪声半导体检测器兼容。此外，由于荧光探针的多样性，WDM系统可以是可重新配置的。
根据示例性实施方式，流式细胞仪可包括：
1.用于使光束射在穿过观察区的微粒上的基于激光二极管(LD)的光学系统；
2.用于收集从穿过观察区的微粒散射或由微粒发荧光的光并使该光成像的复合显微镜物镜；
3.用于将液体鞘流供应到观察区的射流子系统；
4.用于注入携带连同液体鞘流一起穿过观察区的微粒的液体样本流的蠕动泵；
5.接收来自观察区的散射和发荧光的光的多模光纤，复合显微镜物镜收集图像；以及
6.用于将经由光纤接收的光以光学方式分成有色频带的波分复用器。
根据示例性实施方式，用于照亮穿过流式细胞仪的观察区的微粒的基于LD的光学子系统通常可包括：
1.激光二极管，其以其慢轴平行于流的方向而被定向；
2.将来自LD的发散光束转换成椭圆形准直光束的校准透镜，椭圆形的长轴垂直于流；
3.在垂直于流的方向上将在观察区处的激光束减小到最佳宽度的聚焦透镜系统；以及
4.最后，放置在观察区附近区域中的高功率圆柱形聚焦元件，其轴垂直于流的方向。
高功率圆柱形聚焦元件可沿着其慢轴将LD的远场剖面沿着流的方向转置到在观察区处的其傅立叶共轭，同时维持横向光束剖面，使得在观察区处的激光束剖面对流式细胞仪应用是最佳的。
根据示例性实施方式，复合显微镜物镜通常可包括：
1.凹面镜；
2.透明像差补偿板，流式细胞仪的观察区位于镜和板之间。从在观察区中的微粒发射的散射光和荧光由镜收集并朝着补偿板反射回。在光穿过补偿板之后，起源于镜的光学像差明显减小。在本公开的一个实施方式中，观察区可位于由具有小矩形通道的矩形玻璃试管提供的流动池内部，携带液体的微粒流经该小矩形通道。凹面镜可由光学透明材料例如玻璃或光学质量塑料制成，具有平凸形状，在凸面侧上有用于内部反射的高反射涂层。镜的平侧可以用凝胶结合或粘合到试管的一个侧表面。平非球状补偿板可由透明材料例如玻璃或光学质量塑料制成，平侧用凝胶结合或粘合到试管的相对侧。平凸形镜和非球状补偿板也可与试管整体地形成。在本公开的又一实施方式中，观察区可以在喷射流中，凹面镜和补偿板独立于观察区，且镜可以是前表面凹面镜。
根据示例性实施方式，射流系统通常可包括鞘液储器，液泵从鞘液储器抽取鞘液。然后鞘液从液泵流到T形联接器的入口。T形联接器的一个出口臂连接到侧管，侧管将所抽吸的鞘液的一部分返回到鞘液储器，所返回的鞘液流到在鞘液储器内的空气内。T形联接器的第二出口臂连接到包括储器囊的鞘路线，储器囊后面是微粒过滤器且然后是流动池。离开流动池的鞘液然后去往废物槽。沿着侧管的流体阻力设计成低于沿着鞘路线的流体阻力。因此，只有一小部分鞘液通过流动池。注意，在流式细胞仪应用中的一般鞘液流速是每分钟几十毫升。因此侧管允许使用更高流速液泵，其不仅廉价得多并且更可靠，而且也在更容易衰减的更高脉动频率下操作。因为侧管路径的出口连接到空气，它也用作用于明显减小在沿着鞘路线流动的鞘液中的脉动的大射流电容器。在操作期间，过滤筒的入口部分填充有空气。因此，过滤筒也用作用于将在流动池处的鞘液中的脉动进一步减小到可忽略水平的射流电容器。由于在流动池处的大射流阻力，在过滤筒的入口附近截留的空气变得被压缩。如果液泵被关闭，则被推回到鞘液储器的在过滤筒中的压缩空气变成被存储在储器囊中，储器囊的尺寸被选择为防止截留的空气到达T形联接器。
根据示例性实施方式，蠕动泵通常可包括位于转子的外围处的多个辊和辊对着轨道压缩的可压缩管，转子在壳体的拱形弯曲轨道内部循环地移动辊。在本公开的一个实施方式中，蠕动泵的壳体的轨道可具有一个凹槽，所以可压缩管逐渐被解压缩到完全膨胀，然后每当辊之一移动而经过凹槽时被压缩到完全闭合。凹槽的位置和形状维持从凹槽到泵的出口的在可压缩管内的液体的总体积实质上不变。当紧接着泵出口的上游的不同的另一辊移动到凹槽的压缩区段内时，当辊移动而经过泵的出口时的管膨胀由管压缩补偿。在本公开的另一实施方式中，泵壳体的轨道可包含为泵出口上游的多个辊提供的多个凹槽，以逐渐改变在沿着可压缩管的多个区段中的管压缩。多个凹槽的位置和形状设计成使得在这些区段处的管压缩的修改实质上补偿由于在泵出口附近的管膨胀而引起的效应。在本公开的又一实施方式中，可压缩管在辊之下保持完全闭合，除了在入口和出口区段中以外。可变速度电机可用于驱动泵。当辊到达出口区段时，电机的旋转可程序可控地加速以补偿管的膨胀。
根据示例性实施方式，波分复用器(“WDM”)可包括至少两个光学元件。第一光学元件校准从扩展光源接收的光束，例如来自针孔或来自多模光纤的光。第一光学元件将例如由针孔或多模光纤的核心界定的扩展光源放大成具有类似于第一光学元件的有效横截面的尺寸的图像，从而创建在第一光学元件及其图像之间的校准光束。第二光学元件位于图像附近，并以单位放大沿着光路向下中继第一光学元件。以这种方式，第二光学元件有效地使校准路径长度加倍。在同一1:1图像中继配置中的额外光学元件也可被包括以进一步延长校准光路。本公开的级联单位放大图像中继体系结构延长校准光路长度而没有大光束扩大。作为结果，在光通信工业中良好确立的WDM技术可容易适合于荧光检测。特别是，可使用沿着光路定位的二向色滤波器来分离存在于光束中的多个有色频带，分离的光紧密地聚焦在与低噪声半导体光电检测器兼容的小光斑内。
在WDM的一个实施方式中，第一光学元件是透镜而第二元件是凹面镜，虽然对本领域中的技术人员很明显，其它类型的折射和/或反射光学部件也可用于实现相同的设计目标。可使用二向色滤波器来折叠在本公开的WDM中的光路。在本公开的一个实施方式中，光路可折叠成Z字形配置。为了便于流式细胞仪的可靠重配置，每个二向色滤波器可粘合到具有与滤波器的反射表面光学地平行的参考表面的机械保持架。结果是，可通过靠着公共光学平坦部分给滤波器的保持架定基准来沿着光路准确地定位WDM的所有滤波器。在本公开的另一实施方式中，使用辅助二向色滤波器将穿过二向色滤波器的校准光束进一步分出支线到多个有色频带内。对本领域中的技术人员明显，二向色滤波器可插在沿着由本公开的中继成像提供的长的、窄的和校准光束路径的任何地方，以从而使用各种光学配置例如在美国专利号6,683,314中讨论的星形配置、在美国专利号4,727,020中讨论的分支配置和在光通信工业中广泛实践的其它类型的WDM光学配置来允许将紧密聚焦的光束输送到光电检测器。代替凹面镜，WDM可由弯曲二向色滤波器代替以进一步增加由WDM选择的有色频带的数量。
根据一些示例性实施方式中，用于将光束射到观察区——其中样本流携带物体且鞘流经过观察区——的光学系统包括：用于沿着第一光束路径发射第一光束以照亮在观察区中第一位置处的物体的第一光源、用于沿着第二光束路径发射第二光束以照亮在观察区中第二位置处的物体的第二光源、用于将第一光束和第二光束在它们的长轴上的宽度减小到比鞘流的宽度小的宽度的光束压缩光学元件以及位于第一光束路径和第二光束路径中的至少一个上用于补偿在观察区中的色像差使得第一位置和第二位置在平行于样本流的方向的公共平面上的第一色补偿元件。第二光源的波长不同于第一光源的波长。色补偿允许补偿例如从不同的波长、不同的路径长度、在流动路径中的不同位置等产生的不同路径的特性。这也适用于在不同路径中的多个补偿元件，特别是当使用两个、三个或多个波长用于照亮时。
根据一些示例性实施方式，光学系统包括：用于发射第一光束以照亮在观察区中的第一位置处的物体的第一光源、用于使从观察区中的第一位置处的物体散射及由物体发荧光的光在复合显微镜外部的图像平面处成像的复合显微镜物镜以及用于反射或透射所散射和发荧光的光的分束器，其中光源和图像平面在分束器的两侧上。复合显微镜包括凹面镜和像差校正器板。像差校正器板是非球面透镜，其具有带有负光焦度(negativeoptical power)的第一区和在第一区内部呈放射状的、正光焦度(positive opticalpower)的第二区。观察区位于凹面镜和像差校正器板之间。这允许紧凑的装配，因为从观察区中的物体散射及由物体发荧光的光的照亮和检测可从显微镜物镜的同一侧进行。
根据一些示例性实施方式，轴向光检测系统包括用于反射从观察区传播的光的凹面镜和用于通过检测由凹面镜反射的光来测量由观察区中的物体产生的轴向光损失的检测器。这允许光损失的有效检测，其可用作用于更好地解释所测量的值的基础。
根据一些示例性实施方式，用于调节光源的功率的功率监控系统包括：用于发射第一光束的第一光源、用于发射第二光束的第二光源、用于反射第一光束并使第二光束通过的第一二向色滤波器、用于反射第二光束的第二二向色滤波器、用于在时分复用基础上测量第一二向色滤波器下游的第一和第二光束的残余功率的第一检测器、以及与第一检测器及第一和第二光源耦连的控制单元，其中控制单元通过第一检测器基于所测量的第一和第二光束的残余功率来调节第一和第二光源中的一个或多个的功率。这允许光功率的有效检测，其可用作用于更好地解释所测量的值的基础以及有效控制过程，特别是当控制或适配各自的光源时。
根据另一示例性实施方式，光学系统包括：适合于使从在观察区内的被照亮的物体散射及由物体发荧光的光成像的物镜、用于传播从非球面透镜接收的光的光透射构件、用于接收由光透射构件传播的光的波分复用器(WDM)。物镜包括具有负光焦度的第一区和在第一区内部的具有正光焦度的第二区的非球面透镜以及用于反射从穿过非球面透镜的被照亮的物体散射及由物体发荧光的光的凹面镜，其中观察区位于所述凹面镜和非球面透镜之间。WDM包括使用具有与第一光学元件的有效尺寸大致相同尺寸的图像产生光束的所述第一光学元件、位于所述第一光学元件和所述图像之间的至少一个二向色滤波器、位于所述分支之一中的第二光学元件以及位于由在另一分支中的所述第一光学元件产生的图像附近的图像中继光学元件。二向色滤波器将光束分成区别性颜色的两个分支。在所述分支中的光束由所述第二光学元件聚焦成一个光斑。图像中继光学元件以大体上单位放大产生所述第一光学元件的图像。这允许显微镜物镜和WDM的所适配的组合操作以及在其间的光耦合。特别是，显微镜物镜和WDM以及光耦合可适合于关于波长和其它参数彼此匹配。
根据另一示例性实施方式，光学系统包括：用于发射光束以照亮观察区中的物体的光源；用于接收并反射从被照亮的物体散射及由物体发荧光的光的凹面镜；具有负光焦度的第一区和在第一区内部的正光焦度的第二区的非球面透镜，其中由凹面镜反射的光穿过非球面透镜，并且其中观察区位于所述凹面镜和所述非球状透镜之间；用于接收并传播来自非球状透镜的光的光透射构件；以及用于从光透射构件接收光并将光分成至少两种颜色的复用器。这允许照明系统、显微镜物镜和WDM的所适配的组合操作以及在其间的光耦合。特别是，照明系统、显微镜物镜和WDM以及光耦合可适合于关于波长和其它参数彼此匹配。
根据另一示例性实施方式，用于使从观察区内的被照亮的物体散射及由物体发荧光的光成像的装置包括：用于将物体输送到观察区的流体输送系统、用于照亮观察区中的物体的光源、位于观察区的一侧上用于反射从被照亮的物体散射及由物体发荧光的光的凹面镜以及位于观察区的另一侧上用于接收由凹面镜反射的光并在图像平面处形成图像的非球面透镜，非球面透镜具有负光焦度的第一区和在第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区。这允许流体输送系统、照明系统和显微镜物镜的所适配的组合操作。特别是，流体输送系统、照明系统和显微镜物镜可适合于关于波长和其它参数彼此匹配。
根据其它示例性实施方式，用于将光束射到观察区内的光学方法包括：引导第一光束照亮观察区中的物体以产生所散射和发荧光的光；使用凹面镜朝着像差校正器板反射所散射和发荧光的光；用像差校正器板校正所反射的光中的像差，其中像差校正器板具有负光焦度的第一区和在第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区；以及使用分束器来反射或透射所校正的光。
根据其它示例性实施方式，用于检测光的光学方法包括使用凹面镜反射从观察区传播的光，以及通过检测由凹面镜反射的光来测量由观察区中的物体产生的轴向光损失。
根据其它示例性实施方式，收集从观察区中的物体散射或由物体发荧光的光并使光成像的方法包括：将物体输送到观察区，照亮观察区中的物体以产生所散射和发荧光的光，使用凹面镜朝着透明像差校正器板反射所散射和发荧光的光，以及使用透明像差校正器板校正所反射的光中的球面像差，其中透明像差校正器板具有负光焦度的第一区和在第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区。
根据其它示例性实施方式，适合于使从存在于观察区内的物体散射及由物体发荧光的光成像的复合显微镜物镜包括观察区、凹面镜装置、出口区域和照明光束形成装置，其中观察区布置在凹面镜装置和出口区域之间，以及其中所述凹面镜布置成反射从存在于观察区中的物体射到出口区域的所散射和发荧光的光，以及其中照明光束形成装置布置成使得进入照明光束形成装置的照明光束预定在观察区处预决形成。根据其它示例性实施方式，可以提供像差校正器板，特别是在出口区域中的非球面透镜。这允许显微镜物镜的有效装配。应注意，像差校正器板在提供凹面镜形状时是不必要的，所述凹面镜形状允许从观察区中的物体所散射和发荧光的光的充分成像。如果需要，像差校正器板，特别是非球面透镜可布置在出口区域中。
根据其它示例性实施方式，用于将从光源发射的光分成多个有色频带的波分复用器(WDM)包括成像光学装置、二向色滤波器装置、半导体光电检测器和聚焦光学装置，其中成像光学装置由光源发射的光形成光束，并产生与所述成像光学装置的有效尺寸大致相同尺寸的图像，以及其中二向色滤波器装置位于所述成像光学装置和所述图像之间，并将光束分成区别性颜色的第一分支和第二分支，以及其中半导体光电检测器位于第一分支中，以及其中聚焦光学装置位于二向色滤波器装置和半导体光电检测器之间，以便将光束聚焦到半导体光电检测器上。因此，可提供有效检测装置，其可与半导体检测器一起操作。半导体检测器可以是半导体光电检测器。半导体检测器可以是雪崩光电二极管或碳纳米管检测器。因此，可实现减小的信噪比。
在本公开的第一方面中，流式细胞仪包括：用于将光束引导到所述流式细胞仪的观察区内的基于激光二极管(LD)的光学子系统，携带微粒的样本液体流经所述流体细胞仪，样本液体由也流经观察区的液体鞘流以流体动力方式聚焦在观察区内；用于使从存在于观察区内的微粒散射或由微粒发荧光的光成像的复合显微镜物镜；用于将液体鞘流供应到观察区的射流子系统，液体鞘流缺乏脉动；用于供应携带微粒的样本液体的蠕动泵，样本液体由液体鞘流以流体动力方式聚焦在观察区内；以及波分复用器(WDM)，其将从观察区开始发射并由复合显微镜物镜成像到光纤内用于传输到WDM的光束分成多个有色频带。基于LD的光学子系统可包括：用于发射来自其边缘的发散光束的LD，发散光束具有有长轴和短轴的椭圆形横截剖面；用于将从所述LD发射的发散光束转换成准直椭圆光束的准直透镜，其中所述准直椭圆光束的短轴定向成平行于微粒穿过观察区时的方向；用于减小在观察区的所述椭圆光束的尺寸的光束压缩光学元件，由此，定向成垂直于微粒穿过观察区时的方向的所述椭圆光束的所述长轴的宽度小于所述液体鞘流的宽度；定位成相邻于观察区的圆柱形聚焦元件，所述圆柱形聚焦元件的轴定向成垂直于微粒穿过观察区时的方向，由此，所述光束的所述短轴变成聚焦在观察区处，且在观察区处的所述椭圆光束的所述长轴的尺寸保持基本上不变。复合显微镜物镜可包括凹面镜和由光学透明材料制成的像差校正器板，所散射和发荧光的光射到所述凹面镜上。像差校正器板是具有所述像差校正器板的第一区和所述像差校正器板的第二区的非球面透镜，所述第一区具有在中性区外部的负光焦度，而所述第二区在中性区内部，具有正光焦度光。中性区是像差校正器板的最薄部分。从凹面镜反射的光穿过所述像差校正器板。所述流式细胞仪的观察区位于所述凹面镜和所述像差校正器板之间。射流子系统可包括用于供应从储器抽取的液体的液泵和具有至少一个(1)入口和两个(2)出口的T形联接器。所述T形联接器的入口从所述液泵接收液体。由入口接收的液体的第一部分经由第一个出口并经由旁路导管流回到储器。由入口接收的液体的第二部分经由第二个出口并经由微粒过滤器流到所述流式细胞仪的观察区。蠕动泵可包括具有在其中形成的、在泵入口和泵出口之间延伸的拱形弯曲轨道的泵壳体；附接到转子的多个辊，辊具有在每对紧邻的辊之间的大致相等的角间距，转子连同附接到其的在所述泵壳体内部的辊一起可旋转；以及夹在所述辊和所述泵壳体的拱形弯曲轨道之间的可压缩管。拱形弯曲轨道包括出口区段和沿着泵入口和泵出口之间的拱形弯曲轨道的至少一个抽吸区段。当辊滚过出口区段时，相邻于所述辊的所述可压缩管从在所述出口区段的开始部分处完全关闭逐渐膨胀到在泵出口处完全打开，在此处所述辊破坏与所述可压缩管的接触。所述可压缩管被所述辊的至少一个压缩到完全关闭。波分复用器(WDM)可包括：准直光学元件，其放大以产生与所述准直光学元件的有效尺寸大致相同尺寸的图像；位于所述准直光学元件和所述图像之间的至少一个二向色滤波器，所述二向色滤波器将准直光束分成区别性颜色的两个(2)分支；位于所述分支之一中的聚焦光学元件，在所述分支中的光束由所述聚焦光学元件聚焦成具有小于1.0mm的直径的光斑；以及位于由另一分支中的所述准直光学元件产生的图像附近的图像中继光学元件，所述图像中继光学元件以大致单位放大产生所述准直光学元件的图像。
在本公开的第二方面中，所述试管可具有矩形横截面，且流式细胞仪的观察区位于具有矩形横截面的通道内，该通道位于所述试管内。
在本公开的第三方面中，所述试管可具有管状横截面，且流式细胞仪的观察区位于具有管状横截面的通道内，该通道位于所述试管内。
在本公开的第四方面中，样本液体和液体鞘流形成喷射流，流式细胞仪的观察区位于喷射流内。
在本公开的第五方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述矩形试管的进口面处于光学接触。
在本公开的第六方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述矩形试管分离。
在本公开的第七方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述管状试管分离。
在本公开的第八方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述喷射流分离。
在本公开的第九方面中，流式细胞仪还包括极化调节元件，所述准直椭圆光束穿过极化调节元件。
在本公开的第十方面中，观察区的光学图像在复合显微镜物镜外面形成。
在本公开的第十一方面中，观察区位于被包括在矩形试管中的液流通道内，所述矩形试管由光学透明材料制成。
在本公开的第十二方面中，所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
在本公开的第十三方面中，所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述试管的平坦表面。
在本公开的第十四方面中，光学粘合材料实现光耦合。
在本公开的第十五方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第十六方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第十七方面中，光接触贴合(optical contact bonding)实现光耦合。
在本公开的第十八方面中，平凹后表面镜与所述试管装置整体地形成。
在本公开的第十九方面中，所述像差校正器板是平非球面透镜。
在本公开的第二十方面中，所述像差校正器板的平表面光学地耦合到与所述平凹后表面镜相对的所述试管的平坦表面。
在本公开的第二十一方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第二十二方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第二十三方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第二十四方面中，平非球面透镜与所述试管整体地形成。
在本公开的第二十五方面中，所述像差校正器板与所述试管分离。
在本公开的第二十六方面中，观察区在喷射流内部。
在本公开的第二十七方面中，所述凹面镜是前表面镜。
在本公开的第二十八方面中，观察区位于平坦透明基底的表面上。
在本公开的第二十九方面中，所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
在本公开的第三十方面中，所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述平坦透明基底。
在本公开的第三十一方面中，光学粘合材料实现光耦合。
在本公开的第三十二方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第三十三方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第三十四方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第三十五方面中，所述平凹后表面镜与所述平坦透明基底整体地形成。
在本公开的第三十六方面中，所述像差校正器板与所述平坦透明基底分离。
在本公开的第三十七方面中，微粒过滤器具有用于从T形联接器接收液体的其入口，微粒过滤器的入口布置成使得空气变得在其入口处截留在微粒过滤器内。
在本公开的第三十八方面中，当所述液泵被关掉时，空气不能进入到旁路导管内。
在本公开的第三十九方面中，流式细胞仪还包括布置在所述T形联接器的第二个出口和微粒过滤器之间的小囊，并且小囊用于存储当液泵被关掉时从微粒过滤器排出的空气。
在本公开的第四十方面中，流式细胞仪还包括布置在所述T形联接器的第二个出口和微粒过滤器之间的一段管，所述管用于存储当液泵被关掉时从微粒过滤器排出的空气。
在本公开的第四十一方面中，流式细胞仪还包括位于在所述T形联接器的第一个出口和储器之间的旁路导管中的可调节阀，所述可调节阀用于限制在其间的液体流。
在本公开的第四十二方面中，流式细胞仪还包括位于所述T形联接器的第二个出口和观察区之间的可调节阀，所述可调节阀用于限制在其间的液体流。
在本公开的第四十三方面中，液泵的吞吐量是可调节的。
在本公开的第四十四方面中，所述泵壳体的拱形弯曲轨道包括至少两个(2)抽吸区段，拱形弯曲轨道还包括位于所述抽吸区段之间的沿着拱形弯曲轨道的至少一个凹进区段，以及当所述辊之一(1)滚经所述凹进区段时，在所述凹进区段处的所述可压缩管变得解压缩到完全膨胀然后被压缩到完全关闭。
在本公开的第四十五方面中，蠕动泵包括沿着在泵出口的上游的拱形弯曲轨道的多个凹进区段，在相邻于泵出口的所述凹进区段的压缩部分和所述拱形弯曲轨道的所述出口区段之间的角间距与在每对紧邻的辊之间的角间距大致相等。
在本公开的第四十六方面中，相邻于泵出口的所述凹进区段的所述压缩部分具有与所述拱形弯曲轨道的所述出口区段的形状互补的形状，以在所述辊之一逐渐滚出拱形弯曲轨道的所述出口区段时维持在从所述凹进区段延伸到泵出口的所述可压缩管的区段内部的总流体体积大致上不变。
在本公开的第四十七方面中，蠕动泵包括分别散布在多个抽吸区段的紧邻对之间的多个凹进区段。
在本公开的第四十八方面中，在相邻对的凹进区段之间的角间距和在所述拱形弯曲轨道的所述出口区段与邻近所述出口区段的凹进区段之间的角间距都与每对紧邻的辊之间的角间距大致相等。
在本公开的第四十九方面中，所述拱形弯曲轨道的多个凹进区段的形状与所述拱形弯曲轨道的所述出口区段的形状互补，以在所述辊之一逐渐滚出拱形弯曲轨道的所述出口区段时维持在多个凹进区段和所述出口区段处的所述可压缩管的区段中的流体体积大致上不变。
在本公开的第五十方面中，所述转子的速度程序可控地被控制以由于在所述拱形弯曲轨道的出口区段附近的其变化的压缩而大致上与所述可压缩管中的流体体积变化速率成反比地改变。
在本公开的第五十一方面中，至少一个额外的二向色滤波器位于所述图像中继光学元件和由所述图像中继光学元件产生的图像之间，所述二向色滤波器产生具有区别性颜色的光束的两个(2)分支。
在本公开的第五十二方面中，另一聚焦光学元件位于所述分支之一中并将分支中的光束聚焦成具有小于1.0mm的直径的光斑。
在本公开的第五十三方面中，其中所述图像中继光学元件、二向色滤波器和聚焦光学元件的连续组合是级联的，以针对所述光束的多个有色频带产生具有小于1.0mm的直径的额外聚焦光斑。
在本公开的第五十四方面中，使用包括以光接触粘合在一起的两个(2)光学平坦玻璃板的模板组装二向色滤波器，且使用模板将二向色滤波器粘合到滤波器保持架，使得二向色滤波器的有涂层的滤波器表面是锯齿状的并且光学地平行于滤波器保持架的参考表面。
在本公开的第五十五方面中，滤波器保持架的参考表面靠在被包括在WDM中的参考块的光学平坦表面上，从而在将二向色滤波器安装到WDM内时提供一致的光学对准。
在本公开的第五十六方面中，基于LD的光学子系统包括：用于发射来自其边缘的发散光束的LD，所述发散光束具有有长轴和短轴的椭圆形横截剖面；用于将从所述LD发射的发散光束转换成准直椭圆光束的准直透镜，其中所述准直椭圆光束的短轴定向成平行于微粒穿过观察区时的方向；用于减小在观察区处的所述椭圆光束的尺寸的光束压缩光学元件，由此，定向成垂直于微粒穿过观察区时的方向的所述椭圆光束的所述长轴的宽度小于所述液体鞘流的宽度；定位成相邻于观察区的圆柱形聚焦元件，所述圆柱形聚焦元件的轴定向成垂直于微粒穿过观察区时的方向，由此，所述光束的所述短轴变成聚焦在观察区处，且在观察区处的所述椭圆光束的所述长轴的尺寸保持基本上不变。
在本公开的第五十七方面中，光学子系统还可包括具有矩形横截面的试管，且观察区可位于具有矩形横截面的通道内，该通道位于所述试管内。
在本公开的第五十八方面中，光学子系统还可包括具有管状横截面的试管，且观察区可位于具有圆形横截面的通道内，该通道位于所述试管内。
在本公开的第五十九方面中，样本液体和液体鞘流形成喷射流，观察区位于喷射流中。
在本公开的第六十方面中，圆柱形聚焦元件与所述矩形试管的进口面处于光学接触。
在本公开的第六十一方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述矩形试管分离。
在本公开的第六十二方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述管状试管分离。
在本公开的第六十三方面中，所述圆柱形聚焦元件与所述喷射流分离。
在本公开的第六十四方面中，光学子系统(50)还包括极化调节元件，所述准直椭圆光束穿过极化调节元件。
在本公开的第六十五方面中，一种用于使用基于LD的光学子系统(50)来输送椭圆形光束的方法，光束具有在其短轴的焦点处的平滑剖面，所述焦点位于样本液体所流过的观察区处，样本液体由也流经观察区的液体鞘流以流体动力方式聚焦在观察区内，该方法包括下列步骤：提供发射来自其边缘的发散光束的LD，发散光束具有有长轴和短轴的椭圆形横截剖面；将从LD发射的发散光束射到准直透镜上用于将从其发射的发散光束转换成准直椭圆光束，其中所述准直椭圆光束的短轴定向成平行于样本液体穿过观察区时的方向；在穿过所述准直透镜之后，将准直椭圆光束射到光束压缩光学元件上，用于减小在观察区处的所述椭圆光束的尺寸，由此，定向成垂直于样本液体穿过观察区时的方向的所述椭圆光束的所述长轴的宽度小于所述液体鞘流的宽度；以及在穿过所述光束压缩光学元件之后，将光束射到相邻于观察区的圆柱形聚焦元件，所述圆柱形聚焦元件的轴定向成垂直于样本液体穿过观察区时的方向，由此，所述光束的所述短轴变成聚焦在观察区处，且在观察区处的所述椭圆光束的所述长轴的尺寸保持基本上不变。
在本公开的第六十六方面中，观察区位于具有矩形横截面的通道内，该通道位于试管内。
在本公开的第六十七方面中，观察区位于具有圆形横截面的通道内，该通道位于试管内。
在本公开的第六十八方面中，观察区位于喷射流中。
在本公开的第六十九方面中，该方法还包括在所述圆柱形聚焦元件与所述试管的进口面之间建立光学接触的步骤。
在本公开的第七十方面中，该方法还包括在所述圆柱形聚焦元件与所述试管之间建立间距的步骤。
在本公开的第七十一方面中，该方法还包括在所述圆柱形聚焦元件与所述试管之间建立间距的步骤。
在本公开的第七十二方面中，该方法还包括在所述圆柱形聚焦元件与所述喷射流之间建立间距的步骤。
在本公开的第七十三方面中，该方法还包括将极化调节元件插在准直透镜与光束压缩光学元件之间的步骤，由此，准直椭圆光束穿过极化调节元件。
在本公开的第七十四方面中，复合显微镜物镜包括凹面镜和由光学透明材料制成的像差校正器板，所散射和发荧光的光射到凹面镜上。像差校正器板是具有所述像差校正器板的第一区和所述像差校正器板的第二区的非球面透镜，第一区具有在中性区外部的负光焦度，而第二区在中性区内部，具有正光焦度光。中性区是像差校正器板的最薄部分。从凹面镜反射的光穿过所述像差校正器板。所述流式细胞仪的观察区位于所述凹面镜和所述像差校正器板之间。
在本公开的第七十五方面中，观察区的光学图像在复合显微镜物镜外面形成。
在本公开的第七十六方面中，观察区位于被包括在矩形试管中的液流通道内，所述矩形试管由光学透明材料制成。
在本公开的第七十七方面中，所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
在本公开的第七十八方面中，所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述试管的平坦表面。
在本公开的第七十九方面中，光学粘合材料实现光耦合。
在本公开的第八十方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第八十一方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第八十二方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第八十三方面中，平凹后表面镜与所述试管装置整体地形成。
在本公开的第八十四方面中，所述像差校正器板是平非球面透镜。
在本公开的第八十五方面中，所述像差校正器板的平表面光学地耦合到与所述平凹后表面镜相对的所述试管的平坦表面。
在本公开的第八十六方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第八十七方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第八十八方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第八十九方面中，平非球面透镜与所述试管整体地形成。
在本公开的第九十方面中，所述像差校正器板与所述试管分离。
在本公开的第九十一方面中，观察区在喷射流内部。
在本公开的第九十二方面中，所述凹面镜是前表面镜。
在本公开的第九十三方面中，观察区位于平坦透明基底的表面上。
在本公开的第九十四方面中，所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
在本公开的第九十五方面中，所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述平坦透明基底。
在本公开的第九十六方面中，光学粘合材料实现光耦合。
在本公开的第九十七方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第九十八方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第九十九方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第一百方面中，所述平凹后表面镜与所述平坦透明基底整体地形成。
在本公开的第一百零一方面中，所述像差校正器板与所述平坦透明基底分离。
在本公开的第一百零二方面中，一种用于使用显微镜物镜设备来特征化微观物种的方法，显微镜物镜设备包括凹面镜、由光学透明材料制成的像差校正器板和位于所述凹面镜和所述像差校正器板之间的观察区。像差校正器板是具有所述像差校正器板的第一区和所述像差校正器板的第二区的非球面透镜，第一区具有在中性区外部的负光焦度，而第二区在中性区内部，具有正光焦度光。中性区是像差校正器板的最薄部分。
在本公开的第一百零三方面中，观察区的光学图像在设备外面形成。
在本公开的第一百零四方面中，观察区位于被包含在矩形试管装置中的液流通道内，所述矩形试管装置由光学透明材料制成。
在本公开的第一百零五方面中，所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
在本公开的第一百零六方面中，所述平凹后表面镜装置的平表面光学地耦合到所述试管装置的平坦表面。
在本公开的第一百零七方面中，光学粘合材料实现光耦合。
在本公开的第一百零八方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第一百零九方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第一百一十方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第一百一十一方面中，平凹后表面镜与所述试管整体地形成。
在本公开的第一百一十二方面中，所述像差校正器板是平非球面透镜。
在本公开的第一百一十三方面中，所述像差校正器板的平表面光学地耦合到与所述凹面镜相对的所述试管装置的平坦表面。
在本公开的第一百一十四方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第一百一十五方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第一百一十六方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第一百一十七方面中，平非球面透镜与所述试管整体地形成。
在本公开的第一百一十八方面中，所述像差校正器板与所述试管分离。
在本公开的第一百一十九方面中，观察区在喷射流内部。
在本公开的第一百二十方面中，所述凹面镜是前表面镜。
在本公开的第一百二十一方面中，观察区位于平坦透明基底的表面上。
在本公开的第一百二十二方面中，所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
在本公开的第一百二十三方面中，所述平凹后表面镜装置的平表面光学地耦合到所述平坦透明基底。
在本公开的第一百二十四方面中，光学粘合材料实现光耦合。
在本公开的第一百二十五方面中，折射率匹配凝胶实现光耦合。
在本公开的第一百二十六方面中，折射率匹配液实现光耦合。
在本公开的第一百二十七方面中，光接触贴合实现光耦合。
在本公开的第一百二十八方面中，所述平凹后表面镜与所述平坦透明基底整体地形成。
在本公开的第一百二十九方面中，所述像差校正器板与所述平坦透明基底分离。
在本公开的第一百三十方面中，用于将液流没有脉动地供应到射流子系统的出口的射流子系统包括用于供应从储器抽取的液体的液泵和具有至少一个入口和两个出口的T形联接器。所述T形联接器的入口从所述液泵接收液体。由入口接收的液体的第一部分经由第一个出口并经由旁路导管流回到储器。由入口接收的液体的第二部分经由第二个出口并经由微粒过滤器流到所述流式细胞仪的观察区。
在本公开的第一百三十一方面中，微粒过滤器具有用于从T形联接器接收液体的其入口，微粒过滤器的入口布置成使得空气变得在其入口处截留在微粒过滤器内。
在本公开的第一百三十二方面中，当所述液泵被关掉时，空气不能进入到旁路导管内。
在本公开的第一百三十三方面中，射流子系统还包括布置在所述T形联接器的第二个出口和微粒过滤器之间的小囊，小囊用于存储当液泵被关掉时从微粒过滤器排出的空气。
在本公开的第一百三十四方面中，射流子系统还包括布置在所述T形联接器的第二个出口和微粒过滤器之间的一段管，所述管用于存储当液泵被关掉时从微粒过滤器排出的空气。
在本公开的第一百三十五方面中，射流子系统还包括位于所述T形联接器的第一个出口和储器之间的旁路导管中的可调节阀，所述可调节阀用于限制在其间的液体流。
在本公开的第一百三十六方面中，射流子系统还包括位于所述T形联接器的第二个出口和射流子系统的出口之间的可调节阀，所述可调节阀用于限制在其间的液体流。
在本公开的第一百三十七方面中，液泵的吞吐量是可调节的。
在本公开的第一百三十八方面中，用于将液流没有脉动地供应到射流子系统的出口的方法包括用于供应从储器抽取的液体的液泵和具有至少一个(1)入口和两个(2)出口的T形联接器。所述T形联接器的入口从所述液泵接收液体。由入口接收的液体的第一部分经由第一个出口并经由旁路导管流回到储器。由入口接收的液体的第二部分经由第二个出口并经由微粒过滤器流到所述流式细胞仪的观察区。
在本公开的第一百三十九方面中，在正常操作期间，一定数量的空气被截留在所述过滤筒装置的入口部分附近。
在本公开的第一百四十方面中，所述储器装置保持足够数量的液体，使得当所述泵装置被关掉时，在所述T形联接器装置和所述储器装置之间的管的部分仍然填充有液体，防止所述被截留的空气泄漏到所述旁路装置内。
在本公开的第一百四十一方面中，所述储器装置是囊。
在本公开的第一百四十二方面中，所述储器装置是一段管。
在本公开的第一百四十三方面中，可调节流限制器装置放置在旁路线路中。
在本公开的第一百四十四方面中，可调节流限制器装置放置在鞘线路中。
在本公开的第一百四十五方面中，鞘泵的吞吐量是可调节的。
在本公开的第一百四十六方面中，蠕动泵包括具有在其中形成的、在泵入口和泵出口之间延伸的拱形弯曲轨道的泵壳体；附接到转子的多个辊，辊具有在每对紧邻的辊之间的大致相等的角间距，转子连同附接到其的在所述泵壳体内部的辊一起可旋转；以及夹在所述辊和所述泵壳体的拱形弯曲轨道之间的可压缩管。拱形弯曲轨道包括出口区段和在泵入口和泵出口之间的沿着拱形弯曲轨道的至少一个抽吸区段。当辊滚过出口区段时，相邻于所述辊的所述可压缩管逐渐从在所述出口区段的开始部分处完全关闭膨胀到在泵出口处完全打开，其中所述辊破坏与所述可压缩管的接触。所述可压缩管被至少一个所述辊压缩到完全关闭。
在本公开的第一百四十七方面中，所述泵壳体的拱形弯曲轨道包括至少两个(2)抽吸区段，拱形弯曲轨道还包括位于所述抽吸区段之间的沿着拱形弯曲轨道的至少一个凹进区段，并且其中当所述辊之一(1)滚过所述凹进区段时，在所述凹进区段处的所述可压缩管变成解压缩到完全膨胀然后被压缩到完全关闭。
在本公开的第一百四十八方面中，蠕动泵包括沿着泵出口的上游的拱形弯曲轨道的多个凹进区段，在相邻于泵出口的所述凹进区段的压缩部分和所述拱形弯曲轨道的所述出口区段之间的角间距与每对紧邻的辊之间的角间距大致相等。
在本公开的第一百四十九方面中，相邻于泵出口的所述凹进区段的所述压缩部分具有与所述拱形弯曲轨道的所述出口区段的形状互补的形状，以在所述辊之一逐渐滚出拱形弯曲轨道的所述出口区段时维持从所述凹进区段延伸到泵出口的所述可压缩管的区段内部的总流体体积大致上不变。
在本公开的第一百五十方面中，蠕动泵具有分别散布在多个抽吸区段的紧邻对之间的多个凹进区段。
在本公开的第一百五十一方面中，相邻对的凹进区段之间的角间距和所述拱形弯曲轨道的所述出口区段与邻近所述出口区段的凹进区段之间的角间距都与每对紧邻的辊之间的角间距大致相等。
在本公开的第一百五十二方面中，所述拱形弯曲轨道的多个凹进区段的形状与所述拱形弯曲轨道的所述出口区段的形状互补，以在所述辊之一逐渐滚出拱形弯曲轨道的所述出口区段时维持在多个凹进区段和所述出口区段处的所述可压缩管的区段中的流体体积大致上不变。
在本公开的第一百五十三方面中，所述转子的速度程序可控地被控制以由于在所述拱形弯曲轨道的出口区段附近的其变化的压缩而与所述可压缩管中的流体体积变化速率成大致反比地改变。
在本公开的第一百五十四方面中，用于使用蠕动泵输送液体的方法包括：具有在其中形成的、在泵入口和泵出口之间延伸的拱形弯曲轨道的泵壳体；附接到转子的多个辊，辊具有在每对紧邻的辊之间的大致相等的角间距，转子连同附接到其的、在所述泵壳体内部的辊一起可旋转；以及夹在所述辊和所述泵壳体的拱形弯曲轨道之间的可压缩管。拱形弯曲轨道包括出口区段和在泵入口和泵出口之间的沿着拱形弯曲轨道的至少一个抽吸区段。当辊滚过出口区段时，相邻于所述辊的所述可压缩管逐渐从在所述出口区段的开始部分处的完全关闭膨胀到在泵出口处的完全打开，其中所述辊破坏与所述可压缩管的接触。所述可压缩管被至少一个所述辊压缩到完全关闭。
在本公开的第一百五十五方面中，所述泵壳体的拱形弯曲轨道包括至少两个(2)抽吸区段，拱形弯曲轨道还包括位于所述抽吸区段之间的、沿着拱形弯曲轨道的至少一个凹进区段，并且其中当所述辊之一(1)滚过所述凹进区段时，在所述凹进区段处的所述可压缩管变得解压缩到完全膨胀然后被压缩到完全关闭。
在本公开的第一百五十六方面中，蠕动泵包括沿着泵出口的上游的所述拱形弯曲轨道的多个凹进区段，在相邻于泵出口的所述凹进区段的压缩部分和所述拱形弯曲轨道的所述出口区段之间的角间距与每对紧邻的辊之间的角间距大致相等。
在本公开的第一百五十七方面中，相邻于泵出口的所述凹进区段的所述压缩部分具有与所述拱形弯曲轨道的所述出口区段的形状互补的形状，以在所述辊之一逐渐滚出拱形弯曲轨道的所述出口区段时维持在从所述凹进区段延伸到泵出口的所述可压缩管的区段内部的总流体体积大致上不变。
在本公开的第一百五十八方面中，泵具有分别散布在多个抽吸区段的紧邻对之间的多个凹进区段。
在在本公开的第一百五十九方面中，在相邻对的凹进区段之间的角间距和在所述拱形弯曲轨道的所述出口区段与邻近所述出口区段的凹进区段之间的角间距都与在每对紧邻的辊之间的角间距大致相等。
在本公开的第一百六十方面中，所述拱形弯曲轨道的多个凹进区段的形状与所述拱形弯曲轨道的所述出口区段的形状互补，以在所述辊之一逐渐滚出拱形弯曲轨道的所述出口区段时维持在多个凹进区段和所述出口区段处的所述可压缩管的区段中的流体体积大致上不变。
在本公开的第一百六十一方面中，所述蠕动泵的转子的速度程序可控地被控制以由于在所述拱形弯曲轨道的出口区段附近的其变化的压缩而与所述可压缩管中的流体体积变化速率成大致反比地改变。
在本公开的第一百六十二方面中，波分复用器(WDM)包括：准直光学元件，其放大以产生与所述准直光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像；位于所述准直光学元件和所述图像之间的至少一个二向色滤波器，所述二向色滤波器将准直光束分成区别性颜色的两个(2)分支；位于所述分支之一中的聚焦光学元件，在所述分支中的光束由所述聚焦光学元件聚焦成具有小于1.0mm的直径的光斑；以及位于由另一分支中的所述准直光学元件产生的图像附近的图像中继光学元件，所述图像中继光学元件以大致单位放大产生所述准直光学元件的图像。
在本公开的第一百六十三方面中，至少一个额外的二向色滤波器位于所述图像中继光学元件和由所述图像中继光学元件产生的图像之间，其中所述二向色滤波器产生具有区别性颜色的光束的两个(2)分支。
在本公开的第一百六十四方面中，另一聚焦光学元件位于所述分支之一中并将分支中的光束聚焦成具有小于1.0mm的直径的光斑。
在本公开的第一百六十五方面中，所述图像中继光学元件、二向色滤波器和聚焦光学元件的连续组合是级联的，以用于所述光束的多个有色频带产生具有小于1.0mm的直径的额外聚焦光斑。
在本公开的第一百六十六方面中，使用包括在光接触中贴合在一起的两个(2)光学平坦玻璃板的模板组装二向色滤波器，且其中使用模板将二向色滤波器贴合到滤波器保持架，使得二向色滤波器的有涂层的滤波器表面是锯齿状的并光学地平行于滤波器保持架的参考表面。
在本公开的第一百六十七方面中，滤波器保持架的参考表面靠在被包括在WDM中的参考块的光学平坦表面上，从而在将二向色滤波器安装到WDM内时提供一致的光学对准。
在本公开的第一百六十八方面中，一种使用WDM来将光束分成有色频带的方法包括：准直光学元件，其放大以产生具有与所述准直光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像；位于所述准直光学元件和所述图像之间的至少一个二向色滤波器，所述二向色滤波器将准直光束分成区别性颜色的两个(2)分支；位于所述分支之一中的聚焦光学元件，在所述分支中的光束由所述聚焦光学元件聚焦成具有小于1.0mm的直径的光斑；以及位于由另一分支中的所述准直光学元件产生的图像附近的图像中继光学元件，所述图像中继光学元件以大致单位放大产生所述准直光学元件的图像。
在本公开的第一百六十九方面中，至少一个额外的二向色滤波器可位于所述图像中继光学元件和由所述图像中继光学元件产生的图像之间，其中所述二向色滤波器产生具有区别性颜色的光束的两个(2)分支。
在本公开的第一百七十方面中，另一聚焦光学元件位于所述分支之一中并将分支中的光束聚焦成具有小于1.0mm的直径的光斑。
在本公开的第一百七十一方面中，所述图像中继光学元件、二向色滤波器和聚焦光学元件的连续组合是级联的，以用于所述光束的多个有色频带产生具有小于1.0mm的直径的额外聚焦光斑。
在本公开的第一百七十二方面中，使用包括在光接触中贴合在一起的两个(2)光学平坦玻璃板的模板组装二向色滤波器，且其中使用模板将二向色滤波器贴合到滤波器保持架，使得二向色滤波器的有涂层的滤波器表面是锯齿状的并光学地平行于滤波器保持架的参考表面。
在本公开的第一百七十三方面中，滤波器保持架的参考表面靠在被包括在WDM中的参考块的光学平坦表面上，从而在将二向色滤波器安装到WDM内时提供一致的光学对准。
为了可以更好地理解接下来的具体实施方式，前文相当广泛地概述了本申请的特征和技术优点。将在下文中描述形成权利要求的主题的额外的特征和优点。本领域中的技术人员应认识到，所公开的概念和特定方面可作为用于修改或设计用于实现本申请的相同目的的其它结构的基础容易被利用。本领域中的技术人员也应认识到，这样的等效结构并不偏离本申请和所附权利要求的精神和范围。当结合附图来考虑时，将从下面的描述更好地理解被认为是关于其组织和操作方法两者的方面的特点的新颖特征连同另外的目的和优点。然而应清楚地理解，每个附图仅为了说明和描述的目的而被提供且并不意图作为本权利要求的限制的定义。
附图的简要说明
图1是示意性例示了根据本公开的流式细胞仪的实施方式的示意图，流式细胞仪包括：
a)基于LD的光学照明子系统；
b)复合显微镜物镜，从基于LD的光学照明子系统发射的光射到复合显微镜物镜上，复合显微镜物镜具有穿过其形成的流体通过通道，其具有位于其试管内部的微粒照明观察区；
c)用于将鞘液的无脉动流供应到穿过复合显微镜物镜形成的流体通过通道的射流系统；
d)用于将携带待分析的细胞或微粒的样本液体的无脉动流引入到由射流系统供应的液体的鞘流内的蠕动泵；以及
e)具有用于将光束分成几个不同的有色频带的Z字形配置的波分复用器(“WDM”)，当细胞或微粒穿过复合显微镜物镜的流体通过通道并在其中由从基于LD的光学照明子系统发射的光照亮时，WDM经由光纤接收从细胞或微粒散射的光。
图2是描绘典型的高功率边缘发射LD的示意图，其例示了从那里发射的光的快轴和慢轴。
图2A示出从在图2中描绘的LD芯片发射的激光束的典型远场剖面。
图3A描绘流式细胞仪器的传统基于LD的光学照明子系统连同系统的流动池的三维视图。
图3B描绘在系统的流动池内从在其焦点处穿过图3A中描绘的激光束的细胞或微粒散射的光的典型时间相关剖面。
图4A是具有在流式细胞仪系统的观察区中的在其焦点处的光束剖面的越过流经流体通过通道的液体的可替代的现有技术基于LD的光学照明子系统的正视图。
图4B是在图4A中描绘的可替代的现有技术基于LD的光学照明子系统的沿着流经流体通过通道的液体的平面图。
图5A是根据本公开的一个方面的越过流经在图1中描绘的复合显微镜物镜的流体通过通道的液体的正视图，其中LD的慢轴横向地定向到液体流。
图5B是根据本公开的一个方面的沿着流经在图1中描绘的复合显微镜物镜的流体通过通道的液体的平面图，其中LD的慢轴横向地定向到液体流。
图5C描绘从穿过在图1中描绘的复合显微镜物镜的流体通过通道的细胞或微粒散射的光的典型时间相关剖面。
图5D描绘根据本公开的一个方面的与复合显微镜物镜耦合的基于LD的光学子系统的柱面透镜的透视图。
图5E描绘在图5D中所示的光束剖面的放大视图。
图6是根据本公开的一个方面的、适合于在流式细胞仪系统中使用的基于LD的光学照明子系统的可替代实施方式的透视图，其中液体的喷射流穿过观察区。
图6A是详细描绘液体的喷射流穿过观察区的图6的基于LD的光学照明子系统的可替代实施方式的放大透视图。
图7是根据本公开的一个方面的、适合于在流式细胞仪系统中使用的基于LD的光学照明子系统的可替代实施方式的透视图，所述流式细胞仪系统将LD的慢轴定向成平行于流经在图1中描绘的复合显微镜物镜的流体通过通道的液体的方向。
图8是根据本公开的一个方面的、适合于在图1中描绘的流式细胞仪系统中使用的复合显微镜物镜的透视图，所述复合显微镜物镜具有穿过其形成的流体通过通道，微粒照明观察区位于其中的试管内部。
图8A是根据本公开的一个方面的组合显微镜物镜的透视图。
图8B示出根据本公开的一个方面的与流动池耦合的在图8A中描绘的组合显微镜物镜。
图9A是包括从观察区中的三个(3)在空间上分离的位置到物镜的图像平面的射线轨迹的沿着图8中的线9A-9A截取的复合显微镜物镜的横截面正视图，其示出散射光和荧光发射传播。
图9B1-9B3是针对在图9A中描绘的三个(3)在空间上分离的光发射位置的在图9A中描绘的图像平面附近的光斑图。
图10是根据本公开的一个方面的、包括从在其中的观察区中的三个(3)在空间上分离的位置到物镜的图像平面的射线轨迹的复合显微镜物镜的可替代实施方式的类似于图9A的横截面正视图，其示出散射和荧光发射传播。
图11是根据本公开的一个方面的、适合于在图1中描绘的流式细胞仪系统中使用的复合显微镜物镜的又一可替代的实施方式的透视图，所述复合显微镜物镜的可替代实施方式具有穿过其形成的流体通过通道，微粒照明观察区位于其中的试管内部。
图12是根据本公开的一个方面的、适合于在图1中描绘的流式细胞仪系统中使用的复合显微镜物镜的实施方式的透视图，其中观察区位于在图6和6A中描绘的喷射流内部。
图13是根据本公开的一个方面的、适合于使用的复合显微镜物镜的实施方式的透视图，其中观察区位于显微镜载玻片的表面上。
图14是描绘根据本公开的一个方面的、用于向流式细胞仪流动池供应稳定的液体鞘流的射流系统的示意图，所述射流系统包括：
1.位于鞘液泵和流动池之间的小囊；以及
2.位于小囊和流动池之间的微粒过滤器，微粒过滤器和小囊两者都提供用于减震泵脉动的空气储器。
图15是描绘用于提供空气储器的、用一段管代替小囊的、类似于在图14中所例示的射流子系统的实施方式的示意图。
图16A和16B是比较当微粒过滤器的入口部分具有截留在其中的空气(图16A)时和当在鞘液泵和流动池之间的射流子系统内没有空气(图16B)时所测量的在流动池处微粒飞行时间的柱状图。
图17是根据本公开的一个方面的3辊蠕动泵的透视图，其描绘泵的辊、管和周围泵壳体。
图18A到18D描绘在图17中描绘的、具有在不同位置上的辊的3辊蠕动泵的几个状态的简化视图。
图19是由泵的辊部分地压缩的蠕动泵的管的详细纵向横截面视图。
图19A和19B是沿着图19中的线19A和19B截取的、正交于蠕动泵的管的长度的详细横截面视图，其示出由辊对管的部分压缩。
图20A和20B是示出沿着泵的圆坐标观看的泵的辊和管的示意图，以描绘由蠕动泵提供的无脉动流。
图21是描绘当辊滚出下列项的可压缩管的出口区段时关于辊位置的功能关系的曲线图：
1.在泵的出口半部分中的液体的总体积；以及
2.在泵的下列项中的液体体积：
a.凹进区段；以及
b.出口区段。
图22是根据本公开的一个方面的4辊蠕动泵的简化平面图。
图23是根据本公开的一个方面的6辊蠕动泵的简化平面图。
图24A是根据本公开的一个方面的、具有转子的脉动最小化3辊蠕动泵的辊和可压缩管的纵向横截面图，所述转子具有程序可控速度。
图24B是根据本公开的一个方面的、例示了具有转子的脉动最小化3辊蠕动泵的简化平面图，所述转子具有程序可控速度。
图24C是描绘具有程序可控速度的在图24B中描绘的脉动最小化蠕动泵的曲线图:
1.关于辊位置的负体积变化速率；
2.转子速度；以及
3.泵流速。
图25是根据本公开的一个方面的、例示了使用Z字形配置的示例性6端口波分复用器(“WDM”)的光射线轨迹的图。
图25A例示了根据本公开的一个方面的、在图25中例示的WDM的光检测组件的顶视图。
图25B例示了在图25和25A中例示的WDM的光检测组件的前透视图。
图26是例示了现有技术准直设备的射线轨迹的图，其示出设备在准直扩展光源中的限制。
图27是根据本公开的一个方面的、使用Z字形和分支配置的组合的6端口WDM的实施方式的透视图示。
图28是根据本公开的一个方面的、具有凹面二向色滤波器的WDM的另一实施方式的透视图示。
图29A和29B是根据本公开的一个方面的、描绘用于构造可重新配置的WDM的可更换二向色滤波器组件的组装过程的透视图示。
图29C是根据图29A和29B的图示建立的可更换二向色滤波器组件的透视图示。
图30A和30B是根据本公开的一个方面的、WDM的透视图示，其描绘在图29C中描绘的可更换二向色滤波器组件安装到WDM内以及它从其的移除。
图31是根据本公开的一个方面的、示意性例示具有单个光源的光学系统的示意图。
图32是根据本公开的一个方面的、示意性例示具有多个光源的光学系统的示意图。
图33例示了在图32中示出的光束的放大视图。
图34是根据本公开的一个方面的、示意性例示具有色补偿元件的光学系统的示意图。
图35是根据本公开的一个方面的、示意性例示功率监控系统的示意图。
图36是根据本公开的一个方面的、示意性例示光学系统的示意图。
图37是根据本公开的一个方面的、示意性例示轴向光损耗检测系统的示意图。
图38是根据本公开的一个方面的、示意性例示与第二光检测系统耦合的轴向光损耗检测系统的示意图。
详细描述
流式细胞仪
流式细胞仪系统可包括一个或多个下面的部件。
1.流动池，穿过该流动池的通常被称为鞘流的液体流携带并以流体动力方式使细胞或微粒对准，使得它们以单个纵列穿过流动池。
2.耦合到流动池的测量子系统，其检测穿过流动池的细胞或微粒且通常是下述之一：
a.阻抗或导电率测量子系统；或
b.光学照明子系统连同光学传感子系统。
3.用于将来自测量子系统的输出信号转换成计算机可处理数据的转换子系统。
4.用于分析由转换子系统产生的数据的计算机。
光学照明子系统提供准直和然后聚焦的光束，通常是射到穿过流动池的以流体动力方式聚焦的液体流上的单个波长的激光。相应地，流式细胞仪系统可具有一个或多个光源，其可包括：
1.一个或多个灯，例如汞或氙灯；
2.一个或多个高功率水冷激光器，例如氩、氪或染料激光器；
3.一个或多个低功率气冷激光器，例如氩(488nm)、HeNe(红色633nm)、HeNe(绿色)和HeCd(UV)；和/或
4.一个或多个二极管激光器(蓝色、绿色、红色和紫色)。
光学传感子系统包括被瞄准的一个或多个检测器，其中聚焦液体流穿过光束。这样的检测器可包括：
1.和光束(正向散射或FSC)成一直线的检测器；
2.垂直于它(正向散射或FSC)的检测器；以及
3.荧光检测器。
穿过光束的每个悬浮微粒使光散射，且由入射光激发的、存在于微粒中或附着到微粒的荧光材料发射比入射光的波长更长波长的光。
检测和分析在每个检测器(针对每个荧光发射峰值有一个检测器)处的散射光和荧光的组合的亮度变化允许得到关于每个个体微粒的物理和化学结构的各种类型的信息。FSC与细胞体积相关。由于光从细胞内的内部成分散射，SSC取决于微粒的内部复杂度(即原子核的形状、细胞质微粒的数量和类型或膜粗糙度)。一些流式细胞仪省略荧光检测器并且只检测散射光。其它流式细胞仪形成每个细胞的荧光、散射光和透射光的图像。流式细胞仪系统的转换子系统(其可包括可以是线性或对数的一个或多个放大器)，通常包括用于将测量子系统的输出信号转换成数据的一个或多个模数转换器(“ADC”)，然后所述数据由计算机处理。
现代流式细胞仪通常包括多达四个(4)激光器和很多荧光检测器。增加激光器和检测器的数量允许用几个不同的抗体来标记细胞，并可通过它们的表型标志物来更精确地识别目标种群。一些仪器甚至可捕获个体细胞的数字图像，允许在细胞的表面内或表面上的荧光信号位置的分析。
图1描绘根据本公开的一个方面的由通用参考数字40识别的流式细胞仪40。流式细胞仪40可包括：
1.基于LD的光学子系统50；
2.复合显微镜物镜60；
3.用于供应液体鞘流的射流子系统70；
4.用于将包含待分析的微粒的液体样本注入到由射流子系统70供应的液体鞘流中的蠕动泵80，由液体鞘流以流体动力方式变得聚焦的液体样本流穿过观察区，复合显微镜物镜60收集由观察区中的微粒散射和/或发荧光的光并使该光成像；
5.光纤852，其接收复合显微镜物镜60收集并使其成像的、由观察区中的微粒散射和/或发荧光的光；
6.用于光学地处理从光纤852接收的散射光和/或荧光的波分复用器90(“WDM90”)；以及
7.检测由WDM 90处理的光的光电探测器系统938。
光学子系统50
在大部分仪器中，感兴趣的微粒例如血细胞或微球体由鞘流携带，其使用流体动力聚焦到在试管或喷射流内部的观察区内并在那儿由聚焦激光束照亮。该技术提供准确地识别感兴趣的微粒并对微粒计数而不被出现在注册时间窗(Practical Flow Cytometry,Howard M.Shapiro,Wiley(2003))之外的背景噪声完全盖过的装置。为了增加检测灵敏度，聚焦激光束的横截面通常是椭圆形的，具有沿着流的方向的短轴。为了维持阈值完整性，激光剖面必须具有沿着流方向的平滑或钟形剖面。用于产生这样的光束的一个常见方法是使用由棱镜或柱面透镜对制成的光束扩展器沿着流的方向延长5个几乎准直的圆形高斯光束，然后使用球状透镜向下聚焦光束。因为在焦点处的光束的形状是在远场处的光束的空间傅立叶变换，这产生具有沿着流的短轴的高斯形椭圆光斑。
常规激光器是昂贵的、庞大的和功耗大的。最近，激光二极管(“LD”)变得可用。与常规二极管不同，新一代LD是有成本效益的、紧凑的和功率高效的，并显示了对新一代紧凑的生物医疗仪器的极大前途。LD发射具有椭圆横截面的光，椭圆横截面具有经常被称为快轴的、垂直于LD的接头的椭圆的长轴和经常被称为慢轴的、平行于LD的接头的椭圆的短轴。不幸的是，一般LD、特别是沿着其快轴的光束质量还有许多待改进之处，这阻止其在流式细胞计数应用中的广泛接受。
原则上，可以通过空间滤波来明显提高LD光束的质量。如果小针孔或单模光纤被放置在透镜的焦点处，使得它只接受最低阶空间模，则穿过针孔或单模光纤的光束将具有几乎完美的高斯形状。美国专利号5,788,927公开了这样的光束可接着被校准并在穿过细胞仪的流的方向上扩展，并最后向下聚焦到具有沿着流方向的短轴的椭圆形高斯光束。不幸的是，桌上型仪器的尺寸将针孔的直径限制到小于5微米。可见光波长单模光纤的核心尺寸也具有类似的尺寸。对制造这样的精确空间滤波器和维持它的长期稳定性的挑战不仅增加了基于LD的激光系统的成本，而且减小了它的可靠性。
最近，对减小由于准直透镜的有限数值孔径的边缘效应而引起的可能的旁瓣而做的努力，美国专利号6,713,019(“019专利”)公开了将LD旋转九十度(90°)，使得它的慢轴平行于流的方向。光束扩散区段例如凹面柱面透镜然后被引入以在垂直于流的方向上扩散准直光束，后面是光束光斑形成区段，例如球状聚焦透镜，以在细胞仪的微粒观察区内形成椭圆光斑。如在‘019专利中详细描述的，在光斑形成区段之后的激光束是非常像散的。特别是，在垂直于流的方向上在观察区的光束的宽度与流通道的宽度是可比较的或甚至更宽。这不仅减小了射到微粒上的激光能量的数量而且因此减小了信号强度，而且增加了从液体流细胞界面散射的不希望的背景。不是旋转LD，美国专利号7,385,682和7,561,267公开了使用大数值孔径的非球面透镜用于LD准直。然而，这样的设计不能校正在LD的光束剖面中固有的边缘效应。因此，目前存在对在流式细胞仪中使用的简单的基于LD的光学系统的需要，该基于LD的光学系统可以可靠地产生具有沿着短轴的近高斯形状和沿着长轴的宽度的聚焦椭圆光束。
根据本公开的一个方面，光学子系统50可包括LD 501，其如在图2中更详细描绘的，发射来自其边缘的发散光束。如在图2和2A中更生动地描述的，发散光束具有椭圆形横截剖面，其具有也被称为快轴的长轴和也被称为慢轴的短轴。从LD 501发射的发散光束可射在准直透镜502上，准直透镜502将由LD 501发射的发散光束转换成具有椭圆横截面的准直光束。虽然不是必不可少的，光学子系统50也可包括定位成朝着复合显微镜物镜60引导准直椭圆光束的可选镜503。位于复合显微镜物镜60附近的平凸透镜504可减小定向成垂直于液体样本和周围液体鞘流穿过在复合显微镜物镜60内的观察区的方向的椭圆形光束的长轴。在观察区处，椭圆形光束的宽度：
1.垂直于液体样本流穿过观察区时的方向，可以稍微小于液体鞘流的宽度；同时
2.仍然足够宽，所以样本流中的微粒穿过在光束的最大强度下的椭圆形光束的几乎平坦的部分。
根据本公开的一个方面，对本领域中的技术人员是明显的，平凸透镜504可由其它类型的光学元件代替，例如消色差双合透镜或球状透镜、柱面透镜和/或棱镜对的组合。可替代地，镜503和透镜504还可由凹面镜代替。对于流式细胞仪40的极化敏感应用，可选的极化调节元件例如半波片也可放置在从准直透镜502延伸到透镜504的光束的准直区段中。最后，在穿过观察区之前，光束可穿过定位成邻近观察区的高功率柱面透镜505。如在图1中描绘的，柱面透镜505的轴定向成垂直于液体样本流穿过观察区时的方向，且柱面透镜505的焦距产生在观察区处的光束的短轴的紧密聚焦。
与常规基于LD的光学子系统比较，光学子系统50的优点可以在图2和2A中更清楚地被分辨。适合于用在流式细胞仪中的大部分市场上可买到的激光二极管发射来自其边缘的光束。如在图2中描绘的，这样的LD芯片510的增益区段509被高度限制在由箭头511指示的横向方向上。因此，为了实现高输出功率，LD制造商常常牺牲光束质量，特别是沿着定向成平行于箭头511的横向或快轴方向。图2A示出从LD发射的光的这个特性，其中由于增益限制而引起的多个边缘512在所发射的光束的短轴方向上在远场处是清楚地可见的。应注意，在图2A的图示中出现的边缘512只包含在光束中的较小数量的总能量，且因此对相应的光束剖面的常规M正方形特征化有很小的影响。然而，如在下面更详细讨论的，边缘512对常规流式细胞仪的性能确实有有害的影响。可替代地，沿着定向成垂直于箭头511的边缘发射LD的慢轴方向的增益限制宽松得多。因此，如图2A所示，远场光束剖面沿着LD的光束的慢轴平滑得多。
图3A描绘流式细胞仪的常规基于LD的光学子系统。与图1所示的光学子系统50所共有的、在图3A中描绘的那些元件携带由上撇号(')标识区分开的相同参考数字。如在图3A中描绘的，常规光学子系统将LD 501的快轴定向成平行于液体样本流穿过观察区时的方向。在它的大部分简化配置中，LD 501'的椭圆光束剖面由球状聚焦透镜504'直接转置到观察区内。为了实现聚焦光束的最佳高宽比，各种不同的常规基于LD的光学子系统除了在图3A中描绘的那些元件以外还包括光束成形光学元件。
沿着常规光学子系统配置的LD 501'的快轴的边缘512的有害影响清楚出现在图3B中描绘的光散射时间剖面中。因为散射或荧光强度与射在微粒上的局部激光功率直接成正比，在沿着液体样本流穿过观察区时的方向的光束剖面中的任何精细结构将出现在由流式细胞仪产生的信号的时间剖面中。在时间剖面中的这样的结构与由小微粒产生的信号不能区别，且将因此使流式细胞仪错误地触发并错误识别微粒。此外，边缘512也将导致在其它流式细胞计数参数的测量中例如在图3B中描绘的脉冲的面积和宽度中的不确定性。
图4A和4B描绘在前面认同的‘019专利中公开的基于LD的流式细胞计数应用的又一现有技术光学子系统。与图1或图3A所示的光学子系统50所共有的、在图4A和4B中描绘的那些元件携带由双上撇号(")标识区分开的相同参考数字。如在图4A和4B中描绘的，通过将LD501"的慢轴定向成平行于液体样本流穿过观察区时的方向，在图4A和4B中描绘的光学子系统有效地克服了由如上所述的边缘512引起的问题。不幸的是，放置在图4A和4B中的球状聚焦透镜504"之前、以扩散垂直于液体样本流穿过观察区时的方向的光束的光束扩散元件513"产生在观察区附近的高度像散的光束。具体地，将在液体样本流穿过观察区时的方向上的、在观察区处的这个像散光束聚焦增加了垂直于液体样本流穿过观察区时的方向的光束的宽度，所以光束的宽度变得类似于或甚至宽于鞘流。因此，在图4A和4B中描绘的光学子系统不仅减小了射在流经观察区的微粒上的光能的数量，光学子系统还增加了来自液体鞘流和复合显微镜物镜60的相邻部分之间的界面的光的不希望的散射。
图5突出在‘019专利中公开的光学子系统和图1中描绘的光学子系统50之间的主要差异。不是将平面外光束扩散元件513"放置在如图4所示的球状光束聚焦透镜504之前，在图5A和5B中被描绘为圆柱形平凸透镜的高功率柱面透镜505可沿着光束放置在球状光束聚焦透镜504之后并可与复合显微镜物镜60并置。如在图5A和5B中所示的，柱面透镜505可将光束的短轴聚焦在观察区中，同时保持光束的长轴基本上不变。因此，在图5A和5B中描绘的光学子系统50可在观察区处建立椭圆的光束剖面，其具有：
1.横越组合液体样本和鞘流的紧密聚焦的短轴；以及
2.在组合液体样本和鞘流的方向上的平滑短轴剖面，其为沿着LD 501的慢轴的远场光束剖面的傅立叶共轭。
同时，如图5B所示，平面外的光束宽度可以不被柱面透镜505影响。图5C示出使用在图1、5A和5B中描绘的光学子系统50从微粒散射的所测量的时间剖面。在进行图5C中显现的测量时使用的LD 501与在产生从出现在图3B中的微粒散射的光的所测量的时间剖面时使用的LD相同。如图5C所示，由沿着LD 501的快轴的边缘512产生的旁瓣不再对流式细胞仪40的性能有任何重要影响。
图5D例示了根据本公开的一些实施方式的与复合显微镜物镜60耦合的基于LD的光学子系统50的柱面透镜505的透视图。光束可穿过柱面透镜505和大致上沿着z轴的显微镜物镜60的试管603，并在复合显微镜物镜60的流动通道内部的观察区处的x-y平面上建立光束剖面524。
图5E例示了根据本公开的一些实施方式的、图5D中所示的光束剖面524的放大视图。图5E示出光束的短轴可沿着y轴并大致上平行于液体样本和鞘流的方向，而光束的长轴可沿着x轴并大致上垂直于液体样本和鞘流的方向。
图6描绘了根据本公开的一些实施方式的、适合于用在流式细胞仪中的又一可替代的基于二极管激光器的光学子系统。与图1、5A和5B所例示的光学子系统50所共有的、在图6和6A中描绘的那些元件携带由三重上撇号("')标识区分开的相同参考数字。在图6A和6B中描绘的光学子系统50"'几乎与在图1、5A和5B中所示的光学子系统相同，除了观察区出现没有复合显微镜物镜60以外，因为它出现在包括从喷嘴518发射的样本流和鞘流的自由流动的喷射流519中。因此，对于在图6A和6B中描绘的光学子系统50"'的配置，高功率柱面透镜505从位于喷射流519内的观察区分离。
在图1、5A、5B、6A和6B中描绘的本公开的示例性实施方式中，LD 501的短轴即慢轴大致上定向成垂直于液体样本流穿过观察区时的方向。然而对本领域中的技术人员将明显的，使用可替代的光学配置，LD 501的长轴即快轴可重定向成垂直于液体样本流穿过观察区时的方向。图7描绘光学元件的这样的可替代配置的一个例子。与图1、5A、5B、6A和6B中例示的光学子系统50所共有的、在图7中描绘的那些元件携带由四重上撇号("")标识区分开的相同参考数字。如所示，LD 501""的慢轴被定向成在z方向上。从LD 501""发射的光束然后由一对九十度(90°)反射镜523a和523b旋转到平面内y方向上。在图7的图示中，第一椭圆形光束重定向镜523a的法线与x轴成四十五度(45°)角被定向在x-y平面中，而第二椭圆形光束重定向镜523b的法线与z轴成四十五度(45°)角被定向在y-z平面中。
复合显微镜物镜60
现代流式细胞仪包括位于物镜透镜的图像位置处以防止不希望的背景光进入细胞仪的检测器的空间滤波器，其通常是机械针孔或大核心光纤。因为微粒保留在细胞仪的观察区中几微秒，具有大数值孔径的显微镜物镜必须用于最大化光收集效率。为了支持在流式细胞仪中的多个在空间上分离的激发激光束，如在美国专利号4,727,020中公开的，使用具有大视场的物镜也是所期望的。为了实现这些目标，美国专利号6,510,007和7,110,192公开了物镜设计，其使用采用凝胶耦合或环氧树脂粘合的近半球形透镜的改进的复消色差透镜作为最接近跟随有多个弯月形透镜的样本的光学元件。虽然这样的显微镜物镜提供了令人满意的数值孔径和视场，但它们显著牺牲了图像质量，从而：
1.限制空间滤波器的有效使用；以及
2.展示差的背景光区别。
此外，这样的折射显微镜物镜是庞大的、制造起来昂贵且常常展示严重的色像差(chromatic aberration)。为了克服这些限制，公布的专利合作条约(“PCT”)专利申请号WO01/27590公开了基于球状凹面镜的可替代的物镜设计。该设计提供沿着光轴的大数值孔径和良好的图像质量。然而，由于它的差离轴特性，这样的设计不适合于具有多个空间上分离的激光束的流式细胞仪。
图8描绘了根据本公开的、在图1、5A、5B和7中描绘的复合显微镜物镜60的一个实施方式。如在图8中描绘的，复合显微镜物镜60可使位于在小流动通道604内的棱柱形玻璃试管603内部的、可具有矩形横截面形状的观察区成像，由组合液体样本和鞘流携带的微粒穿过该观察区。被包括在复合显微镜物镜60中的平凹后表面镜601可由可具有与玻璃试管603的折射率类似的折射率的光学透明材料制成，例如玻璃或光学质量塑料。为了最小化光损耗，后表面镜601可包括光学地耦合到棱柱形试管603的邻接的平坦表面的平坦前表面。后表面镜601到试管603的光学耦合可使用折射率匹配凝胶、光学粘附或直接光学贴合(direct optical bonding)。可替代地，后表面镜601也可与试管603整体地形成。
复合显微镜物镜60还可包括也由可具有与玻璃试管603的折射率类似的折射率的光学透明材料例如玻璃或光学质量塑料制成的平非球状校正器板602。为了减小光损耗，校正器板602的平坦表面可光学地耦合到在其端面上的棱柱形试管603的邻接的平坦表面，所述端面与后表面镜601正好相对。校正器板602到试管603的光学耦合可使用折射率匹配凝胶、光学粘附或直接光学贴合。离校正器板602最远的校正器板602的非球状表面可携带抗反射涂层以减小光透射损耗，虽然这样的涂层不是根据本公开的一些实施方式的复合显微镜物镜60的强制要求。校正器板602的非球状表面的形状类似于在经典施密特摄像机(Schmidt,B.,Mitt.Hamburg Sternwart 7(36)1932)中的非球状表面。如本领域中的技术人员已知的，施密特摄像机的校正器板包括圆形中性区，其中校正器板不使穿过板的光线偏离。为了在复合显微镜物镜60中使用，在校正器板602的中性区之外——其中板厚度是最薄的，校正器板602可具有负光焦度(negative optical power)，而在中性区内部，校正器板602可具有正光焦度(positive optical power)。本领域中的普通技术人员可容易使用任何市场上可买到的光线追踪工具来得到非球状校正器板602的精确形状。注意到，在流式细胞仪40中，由在图1、5A、5B和7中描绘的光学子系统50产生的光束穿过不邻接后表面镜601或校正器板602的试管603的两个(2)端面中的一个(1)垂直于流动通道604进入试管603中。
组合显微镜物镜65
图8A例示了根据本公开的一些实施方式的组合显微镜物镜65的透视图。组合显微镜物镜65可包括如图8所例示的复合显微镜物镜60和柱面透镜505。柱面透镜505可将光束引导到流动通道604中的观察区以照亮样本流中的微粒。在观察区中照亮微粒之后，复合显微镜物镜60然后可收集由在观察区内的微粒散射及由微粒发荧光的成像光。
图8B例示了根据本公开的一些实施方式的、与流动池619耦合的组合显微镜物镜65的透视图。可由泵624将液体样本623从样本管621抽上来到流动池619的流动区段620内。泵624可以是如图17所例示的蠕动泵80。液体鞘622也可被抽吸到流动池619的流动区段620内。用于将液体鞘622抽吸到流动池619内的泵可以是射流系统70的一部分，如图14或15所例示的。液体样本623可在流动池619的流动区段620中与液体鞘622组合，并接着以流体动力方式聚焦在组合显微镜物镜65的流动通道604内部的观察区内。组合显微镜物镜65或复合显微镜物镜60可位于流动池619上。本领域中的技术人员也可以将显微镜物镜65或复合显微镜物镜60和流动池619的组合称为流动池。在流动池619的顶部处的流动区段620的横截面积可以比在流动池619的底部处的流动区段620的横截面积小，以便于液体样本623流体动力聚焦在观察区中。应注意，本公开的各方面不限于液体鞘或样本流的特定方向以及流动池或显微镜物镜的特定形状。
图9A描绘图8所例示的复合显微镜物镜60的实施方式的光线追踪的结果。如在图9A中描绘的，来自在试管603的中心附近的流动通道604中的三个(3)在空间上分离的位置的散射和荧光发射可以：
1.最初朝着后表面镜601传播并首先穿过试管603由后表面镜601内部反射；
2.然后穿过试管603；
3.随后穿过非球状校正器板602；以及
4.最后在图像平面605附近形成三个(3)不同的图像。
注意，横穿在图9A中描绘的复合显微镜物镜60的射线几乎是光学地均匀的，并且在试管603的中心附近发射的光以几乎正入射横穿校正器板602。因此，复合显微镜物镜60在试管603的中心附近发射的光中引入非常少的色散。
此外，在天体物理学中众所周知，施密特摄像机提供快焦比和大视场与近衍射限制的光学性能的空前组合。常规施密特摄像机的主要缺点是，图像表面位于仪器内部。对于复合显微镜物镜60，在试管603的中心附近的光与常规施密特摄像机的光相反地传播，且因此图像表面位于复合显微镜物镜60外部。因此，本公开充分利用施密特摄像机的光学性能而不经历它的限制。图9B1到9B3描绘了在流动通道604内的观察区中的三个(3)发射位置606、607、608的在图像平面605附近的光斑图，这三个位置可以彼此分开150微米。在9B1到9B3中描绘的所有图像的直径可以小于35微米。
横越非球状校正器板602的、从在图8和9A中描绘的复合显微镜物镜60的流动通道604内的观察区发射的光可遭受少量色像差。图10描绘了根据本公开的一些实施方式的、在图1、5A、5B和7中描绘的复合显微镜物镜60的可替代实施方式。在图10中描绘的、与图8和9A所例示的复合显微镜物镜60所共有的那些元件携带由上撇号(')标识区分开的相同参考数字。在图10中描绘的后表面镜601'和像差校正器板602'的形状被稍微修改以产生在流动通道604'内的观察区附近的发射位置的准直焦外图像。在图10中，复合显微镜物镜60'可包括插在校正器板602'和图像平面605'之间的色彩补偿双合透镜609。除了将从校正器板602'发射的光聚焦到图像平面605'上以外，双合透镜609还可用于进一步减小由非球状校正器板602'引入的残余色像差。
校正器板602的平坦表面光学地耦合到试管603并不是必不可少的。图11描绘了根据本公开的一些实施方式的、复合显微镜物镜60的可替代实施方式。在图11中描绘的、与图8和9A所例示的复合显微镜物镜60所共有的那些元件携带由双上撇号(")标识区分开的相同参考数字。图11描绘从试管603"光学地去耦的像差校正器板602"。虽然对复合显微镜物镜60"的操作不是必不可少的，但为了提高光透射效率，校正器板602"的表面和试管603"的裸露平坦表面两者都可携带抗反射涂层。应理解，图11所示的校正器板602"可由在图11中未描绘的机械支持架保持与组合后表面镜601和试管603的固定关系。类似于分别在图9A和10中描绘的复合显微镜物镜60和60'，具有分离的校正器板602"的复合显微镜物镜60"可配置成提供有限焦距图像或焦外系统，所述焦外系统转而通过额外的色彩补偿双合透镜609聚焦到有限距离图像平面。
图12描绘了复合显微镜物镜60的又一可替代实施方式。在图12中描绘的、与图8、9A和11所例示的复合显微镜物镜60所共有的那些元件携带由三重上撇号("')标识区分开的相同参考数字。在图12中描绘的复合显微镜物镜60"'适于收集来自在由喷嘴518发射的喷射流519中携带的细胞或其他微观微粒的散射和荧光发射。复合显微镜物镜60"'可包括凹球状前表面镜610和像差校正器板612。前表面镜610可由玻璃或在凹表面611上具有高反射涂层的其它类型的硬材料制成或由具有抛光的凹表面611的金属制成。类似于校正器板602，平非球状校正器板612可由透明材料的薄片例如玻璃或光学质量塑料制成。非球状表面可在校正器板612的任一侧上形成。校正器板612的两个表面可涂有抗反射涂层以减小光透射损耗，虽然根据本公开的一些实施方式，这样的涂层不是对校正器板612的强制要求。应理解，前表面镜610和校正器板612可由在图12中未描绘的机械支持架保持彼此的固定关系。从喷射流519内部的观察区中的细胞或其它类型的微观微粒发射的散射光和荧光可由前表面镜610的凹表面611反射。在光横越过校正器板612之后，由于来自凹表面611的反射而引起的像差可由校正器板612校正。本领域中的技术人员应理解，复合显微镜物镜60"'可配置成提供类似于在图9A中描绘的图像的有限聚焦图像或由类似于在图10中描绘的双合透镜609的色像差校正双合透镜聚焦在离复合显微镜物镜60"'的有限距离处的准直焦外图像。
图13描绘用于使固定到透明基底例如玻璃载玻片的表面的试样成像的复合显微镜物镜60的改造。在图13中描绘的、与图8、9A和11所例示的复合显微镜物镜60所共有的那些元件携带由撇号("")标识区分开的相同参考数字。在图13中描绘的复合显微镜物镜60""可包括两个(2)光学元件，一个是由透明材料例如玻璃或光学质量塑料制成的平凹后表面镜617，以及像差校正器板618。如在图13中描绘的，待成像的试样可固定到透明、通常为玻璃载玻片616的前表面615。载玻片616可以例如使用一薄层折射率匹配液光学地耦合到后表面镜617的平坦表面。由试样发射的散射光和荧光可以：
1.最初穿过载玻片616和后表面镜617传播；
2.由后表面镜617内部反射回穿过载玻片616；
3.然后穿过校正器板618；以及
4.最后在位于校正器板618之外的图像平面处形成图像。
射流系统70
流式细胞仪的性能关键取决于稳定的液体鞘流。特别是，具有多个在空间上分离的激发激光束或执行液体分选的流式细胞仪依赖于用于定时同步的液体鞘流的恒定速度。如在美国专利号5,245,318中公开的，常规流式细胞仪通过使用气密射流系统来提供稳定的液体鞘流，气密射流系统：
1.在鞘液储器中施加恒定的空气压力以推动流体穿过流动池；或
2.通过使用真空泵从鞘液储器吸取液体穿过流动池。
这些系统是庞大的、制造起来昂贵且容易出故障。最近，美国专利号8,187,888公开了包括将液体鞘流从鞘液储器抽吸到观察区内的鞘液子系统和将废物鞘液从观察区抽吸到废物槽内的废物鞘液泵。虽然看起来所公开的鞘液子系统从不用在速度关键的流式细胞仪中，但这个专利报告了所公开的鞘液子系统通过下列项克服了常规鞘液流稳定化的多数缺点：
1.通过定位下列部件来抑制泵脉动：
a.在鞘液泵和流动池之间的一个射流电容器；以及
b.在流动池和废物泵之间的另一射流电容器；以及
2.泵控制器，其操作响应于测量流动池的入口和出口之间的压力差的压力传感器。
然而，所公开的鞘液子系统具有其它限制。例如，位于流动池的出口附近的压力传感器可能是潜在的污染源。
图14描绘了根据本公开的一些实施方式的射流子系统70，其包括鞘液储器702和从鞘液储器702抽取鞘液的液泵701。液泵701可以是隔膜泵、蠕动泵、活塞泵或任何类型的连续液泵。液泵701的出口可连接到接收来自液泵701的鞘液的T形联接器703的入口。T形联接器703可具有两个(2)出口。第一出口可连接到用于将由T形联接器703接收的、来自液泵701的鞘液的一部分返回到鞘液储器702的旁路导管710。将由T形联接器703接收的、来自液泵701的鞘液的一部分返回到鞘液储器702由于两个(2)原因是有利的。
1.如在图14中描绘的，旁路导管710对周围大气保持打开，这有效地抑制了脉动，从而明显减小了在液泵701的操作中固有的脉动。
2.将由T形联接器703接收的、来自液泵701的鞘液的一部分返回到鞘液储器702也有效减小了液泵701的吞吐量，从而允许在流式细胞仪40中使用比较高的流速、低成本泵。
将旁路导管710的流动阻力表示为“r”并将从T形联接器703到试管603的流动通道604的路径的流动阻力表示为“R”。则鞘泵的输出阻力Rp等于：
因为R>>r，因此液泵701的行为由旁路导管710的阻力支配，旁路导管710的流体动力特性可以是温度不敏感的。因此，在图14中描绘的射流子系统70的配置也可提供用于实现到流动通道604的温度不敏感鞘液流的简单机制。如在图14中描绘的，T形联接器703的第二出口连接到流动通道604，其首先经由小储器囊704并接着经由过滤筒705延伸穿过试管603。如在图15中描绘的，可以是例如大约4英尺长的一段管704'可以代替小储器囊704。在射流子系统70的初始化期间，一些空气变得被截留在过滤筒705中其入口附近，如图15所描绘的，位于过滤筒705的出口之上。截留在过滤筒705中的空气可充当额外的射流电容器，其将发射到流动通道604内的鞘液的脉动有效减小到可忽略的水平。由于在流动通道604处的大射流阻力，截留在过滤筒705内部的空气变得被压缩。当液泵701被关掉时，截留在过滤筒705中的空气被朝向T形联接器703推回，类似于放电电容器。在没有小储器囊704的情况下，从过滤筒705喷射的一些空气由于其低射流阻力而到达旁路导管710，且一旦液泵701再次打开，就被推出射流子系统70。在没有额外的空气供应的情况下，这样的情形将重复，直到大部分空气变得从射流子系统70被清除为止，这使得过滤筒705失去其作为脉动阻尼器的有效性。因此小储器囊704或这段管704'的目的是提供用于使过滤筒705从旁路导管710隔离的储器，确保截留在过滤筒705内部的空气保持在射流子系统70内，而不管液泵701的重复的打开-关闭操作。
在过滤筒705的入口附近的所截留的空气的脉动抑制效果在图16A和16B中描绘的柱状图中显然是明显的。图16A描绘当一块空气被截留在过滤筒705的入口附近时在流动通道604处的所测量的微粒飞行时间。图16B描绘当所截留的空气从射流子系统70被清除时在流动通道604处的所测量的微粒飞行时间。使用聚焦在流动通道604的中心附近的、间隔开大约200微米的两个(2)刀边缘形激光束来做出在图16A和16B的柱状图中描绘的结果。图16A和16B的水平轴是通过记录在离激发光束九十度(90°)下从微粒散射的光的峰值到达时间来测量的、微粒从一个激光束到另一激光束的飞行时间。在这两种情况下，微粒越过两个激光束的平均飞行时间是相同的。如在图16A中所示的，当过滤筒705保留一些空气时，所有微粒花费大约相同数量的时间来越过这两个激光束。如果过滤筒705不保留空气，如图16B所示，则飞行时间的分布不仅加宽，而且变成双峰的。换句话说，一些微粒花费更少的时间，而其它微粒花费比平均时间量更长的时间来越过两个激光束——一种可容易归因于在流动通道604处的鞘液速度脉动的现象。
在到目前为止讨论的本公开的实施方式中，沿着旁路导管710以及在T形联接器703和流动通道604之间的射流阻力可以不是可调节的。如应对本领域中的普通技术人员明显的，流限制器例如固定限制器或可调节阀712、712'和711、711'可有利地插在旁路导管710中以及在T形联接器703和流动通道604之间，以允许调节穿过流动通道604的流速。可替代地，也可使用由可变速无刷式DC电机驱动的液泵701来调节流过流动通道604的鞘液的速度。
蠕动泵80
蠕动泵是容积泵，其中一组线性或循环移动的辊逐渐压缩可压缩管以推进流体通过管。蠕动泵广泛地特别用于抽吸干净/无菌或侵蚀性流体以避免与裸露泵部件的交叉污染。常规蠕动泵展示脉动。每当由管体积的暂时增加引起的辊滚出泵出口附近的管时，当被压缩的管膨胀回到其原始形状时。脉动在需要平稳流的应用中是不期望的。在过去已做出很多尝试以减小脉动。例如，美国专利号3,726,613和3,826,593介绍了凸轮操作的推进器，其同步地在管上施加外部压力以补偿管膨胀。在美国专利号4,834,630中，安装在分段辊上的多个管在泵入口和出口处由T形联接器连接在一起，使得来自个体管的脉动将通过平均化来减小。美国专利号7,645,127提出具有在入口附近的稍微更大的内径的泵管，使得在泵出口附近的管解压缩由在入口附近的较大体积管的压缩补偿。各种方法或者明显增加了蠕动泵的复杂度或在减小脉动效应方面有有限的成功。
在图17中例示了根据本公开的一些实施方式的蠕动泵80。泵可包括壳体809，其具有拱形弯曲轨道808、附接到在壳体809内可旋转的转子816的三个辊810、811和812以及夹在壳体809的拱形弯曲轨道808和辊810、811和812之间、特别是在辊810、811和812的表面814处的可压缩管807。如在图18A到18D中示意性描绘的，蠕动泵80的辊810、811和812以大致上相等的角距离、间隔或间距在转子816的周边周围彼此间隔开。辊810、811和812可绕着其纵轴旋转，使得有限的摩擦在辊和可压缩管之间出现。这也可用于随后描述的辊。为了简单，在下面的讨论中假设转子816沿逆时针方向旋转，虽然应理解，讨论同样好地用于具有顺时针旋转的转子的蠕动泵。壳体809的可压缩管807可分成几个区段：
1.在点801和点806之间的打开区段，其中可压缩管807不经历压缩；
2.在点801和点802之间的泵入口区段，其中当辊在该区段之上滚动时，可压缩管807逐渐压缩直到完全闭合为止；
3.在点802和点803之间以及在点804和点805之间的的两个抽吸区段，其中可压缩管807由辊完全闭合；
4.在点803和点804之间的凹进区段，其中当辊滚过从点803到点813的凹进区段的膨胀部分时，可压缩管807从完全闭合逐渐膨胀到完全打开；
5.然后当辊滚过从点813到点804的凹进区段的压缩部分时，可压缩管807逐渐被压缩到完全闭合；以及
6.在点805和点806之间的出口区段，其中当辊滚过该区段时，可压缩管807从完全闭合逐渐膨胀到完全打开。
换句话说，当辊在可压缩管807之上从入口点801逆时针滚动到出口点806时，可压缩管807的内部间隙可以：
1.从在点801处的完全打开逐渐减小到在点802处的完全闭合并保持闭合直到点803为止；
2.然后逐渐膨胀回到在点813处的完全打开；
3.然后逐渐减小到在点804处的完全闭合，并保持闭合直到辊到达点805为止；以及
4.最后逐渐膨胀回到在点806处的完全打开。
在可压缩管807内部的间隙的尺寸在图18A到18D中示意性例示为在虚线圆和实线可压缩管807之间的间距。如在图18A到18D中所例示的，在蠕动泵80的这个实施方式中，在点801和803、点802和813、点813和805之间的以及在点804和806之间的角距离、间隔或间距可与相邻辊之间的角相同。结果是，当辊810滚过从点804到点805的抽吸区段时，如在图18A到18B中描绘的，它与可压缩管807的交互作用可完全确定蠕动泵80的流体流速。一旦辊810到达点805和806之间的出口区段，如图18C所示，在辊810之下的可压缩管807就可开始逐渐膨胀，且间隙可开始增大。同时，辊811可到达凹进区段的压缩部分并开始逐渐压缩可压缩管807。在蠕动泵80中，沿着可压缩管807的、在点813和点804之间的凹进区段的压缩部分的形状为使得通过在点813和点804之间的凹进区段的压缩部分中的下面的辊811的压缩推出的液体的体积可大致上填充由在点805和点806之间的出口区段中的辊810下面的可压缩管807的膨胀产生的体积。在这个时期期间，可压缩管807在两个辊810和811下面部分地打开并在辊812下面完全闭合。因此，抽吸动作可主要由辊812输送。特别是，因为按照设计，在点813和点816之间的可压缩管807的区段中的液体的总体积在这个时期期间保持大致上恒定，处于图18C所示状态的蠕动泵80的流速可保持大致上与图18A和18B所示状态中的流速相同。一旦辊810经过点806，辊811就到达点804和点805之间的抽吸区段。注意，在辊810、811和812之间没有物理差异，因此蠕动泵80的流速在整个过程中可保持大致上不变。
如果沿着跟随辊的运动的圆坐标被观察，根据本公开的一些实施方式的无脉动蠕动泵的机制可以更清楚地被理解，。参考图19，将在从出口到封闭可压缩管819的最近的辊820的可压缩管819内部的流体的体积、即由图19中所示的阴影区域818表示的流体的数量表示为V。清楚地，V取决于辊820的角位置θ以及由所有其它下游辊施加的管压缩的量δ。
V＝V(θ，δ1，d2，…) (2)
因此，蠕动泵的流速F通过下式与VC的时间导数相关：
在这里R是转子的旋转速度，且下标用于识别多个下游辊。在方程(3)的右手侧上的第一项表示来自封闭管的辊的贡献。因此偏导数独立于θ。和项表示来自部分地压缩可压缩管819的所有其它下游辊的贡献。现在令ΔS为由于辊817压缩可压缩管819而引起的横截面积变化，且L为管的长度，其中它的横截面形状受到管压缩的影响。于是，对本领域中的技术人员很明显，L与管压缩δ成比例，且ΔS与其平方δ2成比例。因此，按照方程(4)，由于辊对可压缩管807的压缩而失去的流体的体积ΔV：
ΔVαL·ΔSaδ3＝(D-G)3 (4)
其中D是可压缩管的内径，而G是在图19、19A和19B中指示的最小间隙，其也在图18A到18D中由虚线圆和壳体809的实线轨道808之间的间距表示。图19A和19B是沿着图19中的线19A和19B截取的正交于蠕动泵的管的长度的详细横截面视图，图19示出管由辊部分压缩。图19A示出沿着图19中的线19A截取的横截面积818a。图19B示出沿着图19中的线19B截取的横截面积818b。现在参考图20A和20B，在圆坐标系中，图20A对应于图18A和18B所示的泵的状态。在这个时期期间，没有在辊810'的下游的辊，且方程(3)中的和项消失。图20B对应于图18C中所示的泵的状态。可压缩管807由辊812'封闭并由辊810'和811'部分地压缩。然而，由两个辊810'和811'引入的体积变化大致彼此抵消。因此，方程(3)中的和项也消失。结果是，蠕动泵80的流速可保持大致不变，而不考虑辊的位置。
可容易从方程(4)中得到满足上述要求的可压缩管807的形状。参考图18C，如果在点813和点804之间的凹进区段的压缩部分中的与在点805和点806之间的出口区段中的拱形弯曲轨道808的间隙G13,4、G5,6遵循下列方程：
(D-G13.4)3+(D-G5.6)3＝D3 (5)
则在这两个区段中的总流体体积可保持大致不变，如在图21中所示的。在蠕动泵80中，泵壳体809的形状相对于其中心线可以是对称的，使得泵壳体809的入口半部分是壳体809的出口半部分的镜像，如图17所示。因此蠕动泵80可以在逆时针和顺时针旋转中以非常小的脉动操作，但是应理解，不需要对称性来实现根据本公开的一些实施方式的无脉动蠕动泵。例如，只要在点813和点803之间的区段中的与在点802和点801之间的区段中的拱形弯曲轨道808的间隙G13,3、G2,1遵循方程(6)：
(D-G13.3)3+(D-G2.1)3＝D3 (6)
则根据本公开的一些实施方式的蠕动泵就将在转子816顺时针旋转时展示小脉动。
图22描绘根据本公开的一些实施方式的蠕动泵的可替代实施方式。与图17所例示的蠕动泵80所共有的在图22中描绘的那些元件携带由撇号(')标识区分开的相同参考数字。蠕动泵80'可包括具有两个(2)凹槽818和819的拱形弯曲轨道808'和四个(4)辊820、821、822和823。在图22中描绘的实施方式中，由于在泵的出口附近的管膨胀而引起的流体体积损失由两个凹槽818和819附近的辊820和823对可压缩管的压缩的组合效应补偿。
图23描绘根据本公开的蠕动泵的又一可替代实施方式。与图17所例示的蠕动泵80和图22所例示的蠕动泵80'所共有的在图23中描绘的那些元件携带由撇号(")标识区分开的相同参考数字。蠕动泵80"可包括六个(6)辊820、821、822、823、824、825和具有两个(2)凹槽818"和819"的拱形弯曲轨道808"。在蠕动泵80"中，由于在泵的出口附近的管膨胀而引起的流体体积损失由紧接着泵出口附近的一个凹槽818"或819"上游的辊的行动补偿。
由于蠕动泵的出口附近的已压缩的可压缩管的膨胀而引起的脉动也可由具有程序可控的转子速度的蠕动泵克服。图24A到24C例示了根据本公开的用于最小化3辊蠕动泵的蠕动泵脉动的机制的可替代实施方式的相关方面。如在图24B中描绘的，轨道828在泵入口和泵出口区段之间大致是圆形的。因此，如由在虚线圆829和轨道828的实线曲线之间的间距指示的，可压缩管由泵入口和泵出口之间的泵的三个(3)辊中的不同辊完全关闭。图24A在圆坐标系中示意性例示了在图24B中描绘的蠕动泵的辊位置。因为在封闭管的辊的下游只有一个辊，方程(3)大大简化：
在这里，管压缩δ(θ)明确地表示为辊位置θ的函数。在括弧内的项表示流体体积相对于辊位置的变化速率。第一项是来自封闭管的辊、即在图24A中的辊827的贡献，且第二项来自在出口区段中的辊的贡献。注意，按照定义，体积变化速率是负的，且当在出口区段中没有辊时，括弧内的第二项消失。在图24C中的点线曲线是负体积变化速率相对于辊的位置的代表性曲线。由于当辊滚离泵出口附近的管时的管膨胀而引起的沿着曲线的隆起是具有恒定转子速度的常规蠕动泵的脉动的原因。然而对于在图24A到24C中描绘的蠕动泵，在图24C中示为虚曲线的转子速度R可设置为与转子位置同步地改变并与流体体积的变化速率成反比。因此，作为转子速度和流体体积的变化速率的乘积的泵的流速可保持不变，如在图24C的顶部处由实线指示的。注意，在方程(7)的括弧内的项可唯一地由泵的机械结构确定。因此转子速度剖面可容易根据方程(4)从轨道828的形状生成。对于本领域中的技术人员，有实现程序可控的转子的很多方式，例如使用步进电机或DC伺服电机。
WDM设备90
在很多多色荧光检测仪器例如流式细胞仪(Practical Flow Cytometry,HowardM.Shapiro,Wiley(2003)ISBN 0471411256)中，从感兴趣的物体发射的荧光：
1.由显微镜物镜收集；
2.通过小针孔或多模光纤重新成像；
3.然后被准直并分成多个有色频带；以及
4.最后由光电检测器例如光电倍增管(PMT)、PIN光电二极管或雪崩光电二极管(APD)检测。
PMT基本上是特殊类型的电子管。这个“半导体前时期(pre-semiconductor age)”设备是庞大的和昂贵的。此外，它具有比基于硅的半导体检测器更差的量子效率和更小的可再现光谱响应，特别是在红外光谱区附近的生物学上重要的红光中。尽管有缺点，PMT具有优秀的噪声特性。例如，典型的13mm PMT(例如来自日本Hamamatsu公司的R9305)的暗电流仅仅是大约1nA。相反，APD的暗电流将是10倍更大，即使它的活动区域减小到PMT的活动区域的1/20。结果是，PMT是在很多商业荧光检测流式细胞仪中的实际上低级光检测器。只有在事件速率低且暗电流可通过昂贵的光子计数技术被区别开的某些科学应用中，PMT才由APD检测器代替(参见High-Throughput Flow Cytometric DNAFragment Sizing,A.V.Orden,R.A.Keller和W.P.Ambrose,Anal.Chem.,2000,72(1),p 37-41)。最近，Geiger模式APD阵列也被推销为PMT更换品。(例如，日本的Hamamatsu光子学的多像素光子计数器和爱尔兰的SensL有限公司的固态光电倍增管)然而这些检测器也具有高暗电流且在高事件速率下是非线性的。
唯一的工业(其中APD已发现被广泛接受)是在光通信中。已知如果APD的活动区域减小到小于1mm2，则相应的暗电流将减小到与PMT相同的水平。在光通信中，光是来自单模光纤的激光束。这样的光束可容易被准直，然后向下聚焦到比1mm2小得多的区域。应注意，如在美国专利号6,683,314和其中的参考资料中所述的，在荧光检测仪器中使用的颜色分离设备在功能和体系结构上与在光通信中广泛使用的波分复用器(WDM)几乎相同，如在美国专利号4,482,994和5,786,915中描述的。防止在荧光检测仪器中使用小面积APD的基本原因是面积转换的公知定理：通过针孔或多模光纤而来的荧光是具有比来自单模光纤的激光束的展度大数百倍的展度的扩展光源。因此，如图26所例示的，它不能在延长的距离之上被准直，除非光束的直径明显扩大。不幸的是，光束直径越大，将它向下聚焦到小光斑的技术挑战就越大。因为有效的颜色分离只可使用准直光束经济地实现，小面积APD尚未被考虑为对多色荧光检测应用是可行的。清楚地，能够在延长的距离之上准直大展度光束而不明显扩大光束直径的技术将是高度期望的。这样的技术将使能具有与低噪声半导体检测器可比较的特性的用于荧光检测的WDM类设备。
图25示出了使用Z字形配置的本公开的示例性6端口波分复用器的光线轨迹。如图25所示，经过针孔的或从多模光纤例如在图1中描绘的光纤852的小面发射的荧光形成在位置901、即WDM 90的光输入处的扩展物体或光源。物体的尺寸由针孔的直径或多模光纤的核心直径定义。注意，针孔的实际尺寸或多模光纤的核心直径以毫米为单位被测量，与以微米为单位测量的单模光纤的直径相反。因此，被定义为光束尺寸与其发散角的乘积的荧光光源的展度比它在光通信中的对应物大数百倍。根据展度的保持的定理(Julio Chaves,Introduction to Nonimaging Optics,CRC Press,2008[ISBN 978-1420054293])，类似于来自闪光灯的光的、来自这样的扩展源的光可以只保持对非常有限的距离被准直，特别是当准直部分的直径需要小时。
如图25所描绘的，准直光学元件——在这种情况下是消色差双合透镜902——可捕获来自源901的光，并在最终聚焦透镜905附近投影物体的放大图像。在905附近的图像的尺寸可以保持与准直光学元件902的有效尺寸大约相同。因此，在准直光学元件902和聚焦透镜905之间传播的光束可有效地被准直。如图25所示，只要放大因子保持小，例如小于大约10，使用简单的单峰透镜作为聚焦透镜905，则准直光束可容易向下聚焦到比由在位置901处的WDM 90接收的光束的光斑小的光斑。将光束向下聚焦到这样的小尺寸的能力允许在聚焦透镜905的焦点906处放置小面积半导体检测器用于有效的光检测。
在倾斜角下定向的二向色滤波器903可插到在准直光学元件902和聚焦透镜905之间的光路内。二向色滤波器903可使感兴趣的彩色频带通过，并反射光束中的其余颜色用于在WDM 90内进一步处理。可选的带通滤波器904可在二向色滤波器903之后被插入以进一步提高WDM 90的颜色分离能力。
从二向色滤波器903反射的光可射在第二光学元件907例如凹面镜上。凹面镜907可具有大约等于准直光学元件902和聚焦透镜905附近的图像之间的距离的曲率半径。因此凹面镜907产生在第二聚焦透镜908附近的准直透镜902的第二图像。在凹面镜907和透镜908处的第二图像之间的光束可具有与在准直透镜902和聚焦透镜905附近的第一图像之间的光束大致上相同的直径。因此中继成像凹面镜907有效地使准直光束路径加倍而不扩大光束的直径。再次，延长而准直的光束可容易向下聚焦到比在901处的光源的光斑小的光斑。光斑的直径可以小于1mm，例如大约600μm，然后第二二向色滤波器909可插在中继成像凹面镜907和聚焦透镜908附近的第二图像之间。第二二向色滤波器909可使由位置901处的WDM 90接收的光束中的颜色的另一频带通过并反射照射的光束的其余部分用于进一步处理。第一和第二二向色滤波器903和909可分别插在准直光学元件902和聚焦透镜905之间以及在中继成像凹面镜907和聚焦透镜908附近的第二图像之间的大约中间位置。
如图25所示，额外的中继准直光学元件910、911、912、913和二向色滤波器914、915、916、917可以用相同的方式被级联以产生在聚焦透镜918、919、920和921附近的多个图像，这些图像中的每个相应于由在位置901处的WDM 90接收的光的特定颜色频带。如图25所示，由于本公开的1:1成像中继体系结构，由聚焦透镜905、908、918、919、920和921产生的光斑都小于光束的源，并因此可容易被小面积APD捕获。
虽然图25例示了用于来自扩展光源的光束的6端口波分复用器，对本领域中的技术人员容易明显，可容易根据本公开的一些实施方式来构建具有不同数量的端口的WDM。对本领域中的技术人员也明显，虽然WDM90可使用消色差双合透镜作为第一准直光学元件，也可使用单峰透镜，因为在聚焦透镜905、908、918、919、920和921之前产生的图像几乎都是单色的。不是使用凹面镜用于中继从二向色滤波器反射的光束，我们也可使用折射光学器件例如凸透镜作为中继元件以延伸准直光束的路径。然而，在WDM 90中使用的Z字形体系结构的优点之一是使用阵列检测器的可能性，这可导致适合于便携式仪器的更紧凑的WDM。
图25A例示了根据本公开的一些实施方式的、在图25中所例示的具有WDM 90的光检测组件937的顶视图。光检测组件937可包括WDM 90和光电检测器系统938。从光纤852的小面发射的光束可由WDM 90处理并由光电检测器系统938检测。凹面镜907、910、911、912和913以及二向色滤波器903、909、914、915、916和917可在参考块935的两侧上形成。参考块935可由玻璃或允许光穿过的任何材料制成。相应地，如图25所例示的Z字形光学图样可在准直光学元件902、二向色滤波器903、909、914、915、916和917、参考块935、凹面镜907、910、911、912和913以及聚焦透镜905、908、918、919、920和921当中形成。在由WDM 90处理之后，从光纤852的小面发射的光束可分成分别由光电检测器940、941、942、943、944和945检测的、具有不同波长的多个有色频带。光电检测器可以是但不限于半导体检测器、雪崩光电检测器(APD)和碳纳米管检测器。
在一些实施方式中，凹面镜907、910、911、912和913在结构上可在中继组件939上形成。本领域中的技术人员应理解，凹面镜可以用也能够会聚并中继光束的凸透镜代替。
在一些实施方式中，可以用镜代替二向色滤波器以在用户想要减少待检测的光信号通道的数量时防止光束进入光电检测器。本领域中的技术人员应理解，二向色滤波器也可由二向色镜、分束器或能够分离或过滤光束的任何光学元件代替。
图25B例示了根据本公开的一些实施方式的、具有在图25和25A中所例示的WDM 90的光检测组件937的前视图。光检测组件937可具有可打开的顶盖940。因此，用户可打开顶盖940以更换二向色镜903、909、914、915、916和917并修改内部的光检测系统938或WDM 90。
图26例示了现有技术中准直设备的光线轨迹。在图26中描绘的技术广泛用在常规多色荧光仪器中，例如在美国专利号6,683,314中的。如图26所示，光束在由准直光学元件923创建的图像924之外快速发散。因此，用于构造多色设备的唯一选择是将二向色滤波器插在准直透镜923及其图像924之间。
由于展度保持的约束，准直光束的直径必须明显扩大以接受在区段中的多个二向色滤波器。扩大的光束产生对将准直光束向下重新聚焦到适合于小面积半导体检测器的小光斑的严重挑战。为了克服这些困难，一些仪器制造商已选择使用专门用于例如在由Becton-Dickinson、Beckman Coulter和Partec’s制造的主流流式细胞仪和GE Amersham的DNA序列分析仪的MegaBACE系列中的荧光检测的PMT。其它仪器例如Luminex复用珠分析仪已选择具有已知的亮度荧光的某些颜色频带，并使用用于检测所选颜色频带中的光的大面积APD。
图27例示了使用Z字形和分支配置的组合的6端口WDM 90的可替代实施方式的透视图。设计是在图25中描绘的Z字形配置的修改。在图27中描绘的可替代实施方式中，图25的带通滤波器904可由二向色滤波器904'代替。滤波器904'定位成让一种颜色通过并以九十度(90°)反射其它颜色。穿过二向色滤波器904'以及从904'反射的光束的光路长度大致上是相同的，使得一个臂由透镜905聚焦而另一臂由透镜905'聚焦到与放置在焦点位置906和906'处的小面积半导体检测器兼容的小光斑。如图25所示，由二向色滤波器903反射的光的其余颜色由凹面镜907中继成像，且包括光学元件903、904'、905和905'的配置再被级联两次(2)以形成6端口WDM。
图28例示了8端口WDM 90的可替代实施方式的透视图。通过用凹面形二向色滤波器907'和910'代替图27中的凹面镜907和910，与在图25和27中描绘的WDM比较，在图28中描绘的WDM可提供更多2个多色频带。
这些年来已发展了在流式细胞仪中使用的很多荧光探针。最近，多个荧光蛋白质也变成生物医学研究中的重要工具。为了适应不同类型的荧光探针，已发展了各种技术以使能适合于特定需要的二向色滤波器的用户选择。可更换二向色滤波器的重大挑战是避免所涂覆的滤波器表面与任何硬流式细胞仪参考框架的直接接触。在所涂覆的滤波器表面和任何硬参考框架之间的重复的直接接触可损坏可更换二向色滤波器。目前，解决这个问题的大部分常规解决方案使用用于将可更换二向色滤波器保持在适当的位置上的精确加工机械隔板。这样的解决方案的一个例子出现在美国专利号6,683,314中。然而，如果检测器的活动区域小于1.0mm2，这样的解决方案变得不可靠。
图29A和29B描绘制造适合于小面积检测器的、在图29C中所例示的可更换二向色滤波器组件934。可更换二向色滤波器组件934的组装在图29A中开始，图29A描绘构建用于它的制造的参考模板。参考模板可以是由两个(2)光学地平行的玻璃板925和926制成的梯子。将两个(2)玻璃板925和926在光学接触中粘合在一起可确保玻璃板925的表面929变得光学地平行于玻璃板926的表面930。可更换二向色滤波器927的前表面932可接着被压在模板的表面929上。松散地配合二向色滤波器927的滤波器保持架928可包括参考表面931和滤波器狭缝933。在可更换二向色滤波器的组装期间，滤波器狭缝933可部分地填充有环氧树脂粘合剂，且滤波器保持架928的参考表面931可压在模板的表面930上，同时滤波器保持架928朝着二向色滤波器927滑动。当环氧树脂粘合剂凝固时，二向色滤波器927的一部分保持固定在过滤器狭缝933中，而压力施加于二向色滤波器927和滤波器保持架928。对本领域中的技术人员应明显，环氧树脂粘合剂可以是UV或热可固化的，或通过将A/B混合物的组分混合在一起而制成。图29C描绘了如在图29A和29B中描绘并如上面所述制造的二向色滤波器。在图29A和29B中描绘并如上面所述的组装过程可确保可更换二向色滤波器组件934的前表面932可以光学地平行于参考表面931，并相对于后者在由玻璃板925的厚度准确地确定的间距处凹入。在图29A、29B和29C中描绘的二向色滤波器927可以是与在图25中所例示的WDM一起使用的二向色滤波器903、909、914、915、916或917，或与在图27中所例示的WDM一起使用的二向色滤波器903或滤波器904'。
图30A和30B描绘了本公开的实施方式，其中前面提到的可更换二向色滤波器组件934在WDM 90中用于光学地处理来自扩展光源的光束。WDM 90的显著特征是具有在光学平坦表面的玻璃参考块935。如对本领域中的技术人员将明显的，玻璃参考块935可由其它材料制成。如在图30B中所示的，当安装二向色滤波器927时，可更换二向色滤波器组件934的参考表面931可靠着玻璃参考块935的平坦表面滑动并通过装有弹簧的螺钉936保持与其接触。因此，可更换二向色滤波器组件934的所涂覆的前表面932可保持光学地平行于光学平板并被准确地定位。同时，前表面932相对于参考表面931的凹入可保护它免于在滤波器更换期间与任何物体的物理接触。对本领域中的技术人员很明显，可更换二向色滤波器组件934的所述实施方式的很多修改和变化是可能的。例如，本公开的可替代实施方式可以是使用第一和第二圆形光学平板组装的基座。当组装可更换二向色滤波器组件934时，滤波器保持架的参考平面可以靠在第一光学平板的表面上，且二向色滤波器的有涂层的表面可以靠在第二光学平板的表面上。于是环氧树脂粘合可保持二向色滤波器的有涂层的表面平行于滤波器保持架的参考表面，然而在由第二光学平板的厚度准确地确定的距离处凹入。
具有单个光源41的光学系统
图31是示意性例示根据本公开的一些实施方式的、具有单个光源41的光学系统的示意图。具有单个光源41的光学系统可包括基于LD的光学子系统50、复合显微镜物镜60、WDM 90和光检测系统938。光束可大致上沿着z轴传播并从基于LD的光学子系统50进入复合显微镜物镜60以照亮存在于复合显微镜物镜60内部的观察区内的微粒。从微粒散射的以及由微粒发荧光的光可接着由通过校正器板602校正的凹面镜601反射并由大致上沿着x轴的光纤852收集。光纤852可由光纤保持架940固定。
光源的公共波长可包括但不限于375nm、405nm、440nm、488nm、502nm、534nm、561nm、591nm、637nm和637nm。光检测系统938可与用于处理光信号的电路耦合。WDM 90具有的端口越多，用户就可使用越多的光信号通道。
具有多个光源42的光学系统
图32是示意性例示根据本公开的一些实施方式的、具有多个光源42的光学系统的示意图。具有多个光源42的光学系统可包括多个基于LD的光学子系统50、多个WDM 90、多个光检测系统938和具有观察区的复合显微镜物镜60。WDM 90的数量可对应于基于LD的光学子系统50的数量。在图32中，具有多个光源42的光学系统包括用于发射具有不同波长的多个光束的三个激光二极管501，在三个LD前面的、用于分别准直光束的三个准直透镜502，用于使具有某个波长范围的光束通过或反射具有某个波长范围的光束的三个二向色滤波器506、507和508，用于使长轴上的光束成形的平凸透镜504，用于将光束聚焦到在流动通道604中的三个在空间上分离的位置上的柱面透镜505，用于引导从在三个空间上分离的位置上的被照亮的微粒散射的并由微粒发荧光的光分别由三个光纤852收集的复合显微镜物镜60，用于收集散射和荧光发射并将发射分别透射到三个WDM 90的三个光纤852以及用于分别处理并检测散射光和荧光的三个WDM 90和光检测系统938。进入复合显微镜物镜60的光束的方向可垂直于将由光纤852收集的散射和荧光发射的方向。应注意，平凸透镜504和柱面透镜505可以用任何常规光束成形器和任何聚焦透镜代替。还应注意，本公开的各个方面不限于激光二极管、准直透镜、二向色滤波器、平凸透镜、复合显微镜物镜、光纤、WDM和光检测系统的特定数量以及每个光束的特定波长和方向。
图33例示了在图32中所示的光束509和510的放大视图。光束509和510以不同的波长从不同的激光二极管501发射并接着聚焦到复合显微镜物镜60内部的流动通道604中的在空间上分开的位置上。
具有色补偿元件51的光学系统
图34是示意性例示根据本发明的一些实施方式的、具有根据本公开的一个方面的色补偿元件51的光学系统的示意图。具有色补偿元件51的光学系统可包括具有如图32所示的多个光源42和多个色补偿元件514、515和516的光学系统。色补偿元件514、515和516中的每个可位于分别从光源511、512和513发射的光束的光束路径上，并补偿观察区中的色像差。因此，从光源511、512和513发射的、具有不同波长的光束可聚焦到在观察区中的公共平面上的三个空间上分开的位置上，并大致平行于样本流的方向。色补偿元件514、515和516的光学特性可不同于彼此。例如，它们的厚度和形状可以是不同的，以适应具有不同波长的各种光束。
在一些实施方式中，图34所示的光学系统可以只需要一个或两个色补偿元件来补偿观察区中的色像差。应注意，本公开的各个方面不限于特定数量或光学特性的色补偿元件。
功率监控系统43
图35是示意性例示根据本公开的一些实施方式的功率监控系统43的示意图。功率监控系统43可包括用于发射第一光束的第一光源513、用于发射第二光束的第二光源512、用于反射第一光束并使第二光束通过的第一二向色滤波器519、用于反射第二光束的第二二向色滤波器518、用于在时分复用基础上测量在第一二向色滤波器519下游的第一光束和第二光束的残余功率的第一检测器401以及与第一检测器401、第一光源513和第二光源512耦合的控制单元522。第一检测器401可位于第一二向色滤波器519附近或耦合到第一二向色滤波器519。第一和第二光源513和512可发射具有不同波长的光束。
为了减小第一和第二光束的残余功率之间的干扰，第一检测器401可测量当第二光源512关闭时第一光束的残余功率或测量当第一光源513关闭时第二光束的残余功率。第一和第二光束的残余功率可包括穿过第一二向色滤波器519的第一光束的功率和由第一二向色滤波器519反射的第二光束的功率。
在一些实施方式中，控制单元522可包括反馈电路，以当光源的残余功率下降到某个水平之下时增加光源的功率或当光源的残余功率增加到某个水平之上时降低光源的功率。
在一些实施方式中，第二检测器400可与功率监控系统43一起应用并位于第二二向色滤波器518附近或耦合到第二二向色滤波器518，以测量在第二二向色滤波器518下游的第二光束的残余功率。在第二二向色滤波器518下游的第二光束的残余功率可包括穿过第二二向色滤波器518的第二光束的功率。第二检测器400也可耦合到控制电路522。当第二检测器400应用于功率监控系统43时，第一检测器401可以只需要监控第一光束的残余功率。
在一些实施方式中，用于发射第三光束的第三光源511和用于反射第三光的第三二向色滤波器517也可与功率监控系统43一起应用。第三光源511也可耦合到控制电路522。因此，第一检测器401可在时分复用基础上测量第一二向色滤波器519下游的第一、第二和第三光束的残余功率。
在一些实施方式中，第二检测器400可在时分复用基础上测量第二二向色滤波器518下游的第二和第三光束的残余功率。在第二二向色滤波器518下游的第二和第三光束的残余功率可包括穿过第二二向色滤波器518的第二光束的功率和由第二二向色滤波器518反射的第三光束的功率。
在一些实施方式中，第三检测器(未在图35中示出)也可与功率监控系统43一起应用并位于第三二向色滤波器517附近或耦合到第三二向色滤波器517，以测量第三二向色滤波器517下游的第三光束的残余功率。第三检测器也可耦合到控制电路522。在第三二向色滤波器517下游的第三光束的残余功率可包括穿过第三二向色滤波器517的第三光束的功率。
第二光束可由第一检测器401或第二检测器400检测。第三光束可由第一检测器401、第二检测器400或位于第三二向色滤波器517附近或耦合到第三二向色滤波器517的第三检测器检测。控制电路522可控制检测器和光源的操作。
本领域中的技术人员应理解，二向色滤波器也可由二向色镜或分束器代替。也应注意，本公开的各个方面不限于特定数量的光源、二向色滤波器和检测器。
光学系统44
图36是示意性例示根据本公开的一些实施方式的光学系统44的示意图。光学系统44可包括如图8所示的复合显微镜物镜60、光源403和分束器402。光源403可发射光束以照亮观察区中的物体，所述观察区位于试管603内部的流动通道604中。复合显微镜物镜60可使从观察区中的物体散射的并由物体发荧光的光在复合显微镜物镜60外部的图像平面404处成像。光源403和图像平面404可位于分束器402的两侧上。
复合显微镜物镜60可包括耦合到试管603的两侧的凹面镜601和像差校正器板602。像差校正器板602可以是非球面透镜，其具有负光焦度的第一区和在第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区。中性区可以是像差校正器板602的最薄部分并位于第一区和第二区之间。非球面透镜可以是平非球面透镜。凹面镜可以是平凹后表面镜或前表面镜。凹面镜604和像差校正器板602可由光学透明材料制成。
在图36中，从光源403发射的光束可由分束器402反射并进入复合显微镜物镜60内以照亮观察区中的物体。从物体散射及由物体发荧光的光可由凹面镜604反射，通过像差校正器板602和分束器402透射，并在复合显微镜物镜60外部的图像平面404处形成图像。光源403可包括发射具有不同波长的多个光束以照亮在流动通道604中的多个位置处的物体的多个激光二极管403a、403b和403c。相应地，多个图像404a、404b和404c可在图像平面404处形成。
在一些实施方式中，光源403和图像平面404的位置可交换。相应地，从光源403发射的光束可通过分束器402透射并进入复合显微镜物镜60内以照亮观察区中的物体。从物体散射及由物体发荧光的光可由凹面镜604反射，透过像差校正器板602，由分束器402反射并在复合显微镜物镜60外部的图像平面404处形成图像。
在一些实施方式中，观察区可位于包含物体(未在图36中示出)的基底的喷射流或表面中。物体可由射流系统例如图14或15所示的射流系统输送到观察区内。
在一些实施方式中，在图像平面404处成像的所散射和发荧光的光可由光纤(未在图36中示出)接收，所述光纤将光传输到光电检测器。所散射和发荧光的光可在由光电检测器检测到之前由波分复用器(WDM)(未在图36中示出)处理。WDM可配置为图25、25A和25B所例示的WDM。光电检测器可以是但不限于半导体光电检测器、多像素光子计数器和碳纳米管检测器。
在一些实施方式中，光源403可发射相干光或非相干光。光源403可以是单个或多个激光二极管、发光二极管、发射光束的照明设备或它们的任何组合。
在一些实施方式中，色补偿透镜(未在附图中示出)可插在像差校正器板602和图像平面404之间以用于减小残余色像差。
轴向光损耗检测系统45
图37是示意性例示根据本公开的一些实施方式的轴向光损耗检测系统45的示意图。轴向光损耗检测系统45可包括用于反射从观察区传播的光的凹面镜406和用于通过检测由凹面镜406反射的光来测量由观察区中的物体产生的轴向光损耗的检测器408。由凹面镜406反射的光可包括正向散射光(FSC)和从光源412进入观察区内以照射其中的物体的光的其余光束，其为所谓的轴向光损耗(ALL)。沿着传播方向的光束的轴向光损耗可来源于穿过光束的物体。光束可由物体阻挡或吸收。
轴向光损耗检测系统45可利用凹面镜406来将FSC和其余光引导到检测器408内以便确定物体的尺寸。FSC和其余光可具有相同的波长，且因此由检测器408检测的FSC和其余光的信号可与它们的电场的和的平方成比例如下:
(EFSC+EALL)2 (8)
EFSC表示FSC的电场。EALL表示其余光的电场。
相反，在现有技术中公开的常规ALL检测系统通常需要针孔，其沿着激光束路径定位以阻挡FSC以便检测激光束的其余光。相应地，由ALL检测器检测的其余光的信号与它的电场的平方成比例如下：
(EALL)2 (9)
此外，在现有技术中公开的常规FSC检测系统通常需要掩模，其沿着激光束路径定位以阻挡激光束的其余光以便检测FSC。相应地，由FSC检测器检测的FSC的光信号与它的电场的平方成比例如下：
(EFSC)2 (10)
显然，常规ALL检测系统和常规FSC检测系统都不可以在不使用针孔或掩模的情况下操作。
在一些实施方式中，凹面镜406可以是椭球面镜或平面镜和透镜的组合。检测器408可以是轴向光损耗检测器以确定物体的尺寸。
在一些实施方式中，检测器408可以在检测FSC和其余光的相干干涉的外差模式中。FSC和其余光的波长可以是相同的。
在一些实施方式中，发射光束的光源412可用于照亮观察区中的物体。光束的光轴大致上垂直于物体的流方向。
在一些实施方式中，发射具有不同波长的光束的多个光源412可用于照亮观察区中的物体。当多个光源412应用于轴向光损耗检测系统45时，滤波器407可位于检测器408的上游以分离由第一光源辐射并由凹面镜406反射的光和由第二光源辐射并由凹面镜406反射的光。因此，检测器408可例如在时分复用基础上单独地测量它们。
在一些实施方式中，观察区可位于显微镜物镜410内。观察区可位于流动通道409、喷射流或基底内。在一些实施方式中，柱面透镜411可耦合到显微镜物镜410以将从光源412发射的光束聚焦到观察区。柱面透镜411的光轴大致上垂直于由凹面镜406反射的光的光轴。
图38是示意性例示根据本公开的一些实施方式的、与第二光检测系统413耦合的轴向光损耗检测系统45的示意图。轴向光损耗检测系统45可利用如图8所例示的复合显微镜物镜60。复合显微镜物镜60可包括位于复合显微镜物镜60的观察区的两侧上的第二凹面镜415和像差校正器板414。第二凹面镜415和像差校正器板414的光轴大致上平行于由凹面镜406反射的光的光轴。从观察区传播的FSC和其余光可由凹面镜406反射并由检测器408检测，而侧散射的荧光可由第二凹面镜415反射，经由像差校正器板414从复合显微镜物镜60传播出来并由第二光检测系统413检测。
在一些实施方式中，一个或多个控制电路可与检测器408、第二光检测系统413和光源412中的一个或多个耦合以处理检测到的光信号。如本领域中的技术人员已知的，控制电路可包括放大检测到的光信号的放大器、减少噪声干扰的噪声滤波器和处理检测到的光信号并产生关于物体的特性的相应信息的处理器。
可替代的组合显微镜物镜
图11、12和13例示了适合于使从存在于观察区内的物体散射及由物体发荧光的光成像的复合显微镜物镜60。所例示的复合显微镜物镜包括观察区、凹面镜装置601、610、617、出口区域和照明光束形成装置505，如图8A所示。应注意，在图11、12和13中，没有示出光束形成装置。图11中的观察区可位于例如试管603的通道604中。在图12中，观察区可定位成例如沿着离开喷嘴518的喷射流519的液滴。在图13中，观察区也许位于例如基底的平面中。显微镜物镜的出口区域是从存在于观察区中的物体射出的散射和发荧光的光所穿过的区域，该散射和发荧光的光由显微镜物镜的凹面镜反射。在图11中的像差校正器板602、在图12中的像差校正器板612和在图13中的像差校正器板618可位于出口区域中。应注意，可使用校正器板，特别是与球面镜601、610、617组合。然而，当使用具有已经实现正确形状的凹面镜时，可省略校正器板。因此，如果凹面镜具有适当的形状且校正器板的获益是不需要的，出口区域不必包括校正器。如可在图11、12和13中看到的，观察区布置在凹面镜装置和出口区域之间。凹面镜601、610、617布置成反射从存在于观察区中的物体射出到出口区域的所散射和发荧光的光。例如在图8A中示出照明光束形成装置505。图8A示出将照明光束装置505附接到试管603的图11的装置。照明光束装置505布置成使得进入照明光束形成装置的照明光束预决地在观察区处形成。可例如在图1或3A中看到来自照明系统的照明光束的路径。图11、12和13以及图8A示出凹面镜装置、观察区和出口区域沿着也被称为x轴的第一轴布置。图9A示出例如在图9A中的通道604内的观察区的光学图像在具有图像位置606、607和608的图像平面605中在复合显微镜物镜之外形成。照明光束形成装置505布置成使得照明光束沿着也被称为z轴的第二轴射到观察区上，z轴大致上垂直于所述x轴。上面所述的试管603可由光学透明材料制造，其中观察区在试管中、特别是在试管603的通道604中形成。通道沿着也被称为y轴(其大致上垂直于x轴和z轴)的第三轴延伸，使得通道中的液体流沿着y轴流动，如在例如图5D中所示的，其中观察区位于通道内。图8和8A示出试管603可具有在第一轴/x轴和第二轴/z轴的平面中的矩形横截面。应注意，试管603的横截面也可具有一种形式，其覆盖样本流的鞘流迫使样本流进入矩形横截面内。通道604的横截面沿着y轴可以是恒定的，但也可沿着y轴改变。特别是，通道可具有在观察区的区域中的聚焦横截面。观察区可包括对于不同的照明波长沿着y轴分布的多个预定观察点，如可在图33中看到的，或沿着z轴分布的预定观察点，其在相对于照明系统50调节物镜60时可以是沿着z轴改变的变化的焦点，如稍后将描述的。但是元件505可被分派给照明系统50，元件505也可以是物镜60的一部分，特别是，它可附接到试管603。照明光束形成装置505适合于压缩照明光束，使得在观察区中的照明光束具有沿着y轴的压缩尺寸。照明光束形成装置505可以是柱面透镜，特别是其具有平行于x轴的圆柱形轴，如可在图5D和5E中看到的。应注意，照明光束形成装置可由多个光学元件组装，使得装置505可以没有固定轴。像差校正器装置602、612、618可布置在出口区域中，如可在图11、12和13中看到的。像差校正器装置可以是由光学透明材料制成的非球面透镜。如可在图9A中看到的，所述像差校正器装置可具有负光焦度的第一区、在第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区、以及在第一区和第二区之间的中性区。在图9A中的中性区比第一区和第二区中的每个更薄，使得从凹面镜装置反射的、穿过所述像差校正器装置的光形成焦点区。虽然图9A示出具有凸和凹部分的校正器板，应注意，正光焦度和负光焦度可通过在校正器板的不同位置处使用不同的光学材料来实现。凹面镜装置601、观察区和像差校正器装置602形成反转施密特摄像机(reversed Schmidt camera)。凹面镜装置可由平凸透镜形成，如可在图11中看到的。凹面镜可以是平凹后表面镜。平凹后表面镜可由光学透明材料制成。如可在图8A中看到的，所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述试管的平坦表面。平凹后表面镜意味着虽然光学透镜主体是平凸透镜主体，在看到在光学主体内部的镜内时该表面是凹的。所述平凹后表面镜的平表面也可以光学地耦合到所述平坦透明基底，如可在图13中看到的。所述试管镜也可以是前表面镜，如可从图12看到的。应注意，图12的镜也可结合试管来使用，且图11的镜也可用于喷射流。凹面镜装置、像差校正器装置和照明光束形成装置可由折射率匹配凝胶、折射率匹配液、光学粘合剂材料和光学接触贴合(optical contact bonding)附接到试管。应注意，组合也可用于附接。
如可在图1、3A、31、32或34-38中看到的，复合显微镜物镜60可与照明系统组合或包括照明系统。虽然不是强制的，照明可以是如上所述的照明系统，特别是具有激光源501、形成准直激光束的准直光学布置502和适合于使准直光束成形的光束成形装置504、505，其中光束成形装置包括照明光束形成装置505。激光源可以是激光二极管，且准直装置可相对于激光二极管被布置，以便形成准直光束。作为可替代形式，激光源可以是具有光学装置以形成期望横截面的准直光束的常规激光器。激光二极管和准直光学装置或可替代地具有光学器件的常规激光器适合于形成具有带有长轴和短轴的椭圆形横截面的光束，其中短轴大致上沿着y轴定向，而长轴大致上沿着x轴定向，如可在图5E中看到的。光束成形装置可包括适合于至少压缩准直椭圆光束的长轴的长轴光束压缩装置504。照明光束形成装置505适合于至少压缩准直椭圆光束的短轴。这可例如在图1、3A或6中被看到。
观察区可沿着z轴相对于照明系统可移动，以便改变观察区内沿着z轴的压缩椭圆光束的焦点。这允许沿着z轴扫描。特别是，这允许感测或扫描观察区中在不同位置处的细胞的特性。应理解，可以可控地移动物镜60或照明系统50或这两者。还应理解，也可通过移动照明系统的单个部件例如镜523b、523a或元件504之一来实现焦点的变化，如图7所示。此外，可移动物镜的单个部件以改变沿着z轴的焦点。致动可由例如压电致动器或声致动器进行。特别是，变化的焦点可由各自部件的调制或正弦振荡实现。因此，试管相对于激光源可移动，以便在空间上改变通道中的激光源的焦点。为了这个目的，控制单元可设置成适合于控制复合显微镜物镜的部件沿着z轴的运动，以便在空间上改变通道中的激光源的焦点。应注意，同样也可沿着y轴或甚至沿着x轴实现焦点的变化。
组合的波分复用器(WDM)与半导体光电检测器
图25、27和28例示了用于将从光源发射的光分成多个有色频带的波分复用器(WDM)。波分复用器可包括成像光学装置902、二向色滤波器装置903、904、半导体光电检测器906和聚焦光学装置905。成像光学装置902形成从光源901发射的光的光束并产生与所述成像光学装置的有效尺寸大致上相同尺寸的图像。光源可以是光纤的出口，该光纤可将检测到的光从显微镜物镜60转移到WDM。二向色滤波器装置903、904可位于所述成像光学装置902和所述图像之间，并将光束分成区别性颜色的第一分支和第二分支。如可在图25中看到的，第一分支朝着元件905行进，而第二分支朝着元件907行进。半导体光电检测器906位于聚焦光学装置905后面的第一分支中，聚焦光学装置905位于二向色滤波器装置903、904和半导体光电检测器906之间，以便将光束聚焦到半导体光电检测器上。光意味着电磁波、相干或非相干的、特别是具有越过用过的光学元件的波长。特别是，术语“光”不限于光的可见光部分，例如在380nm和780nm之间的光。应注意，也可使用红外光和紫外光，如果所使用的光学部件能够以这样的波长操作的话。聚焦光学元件装置905位于所述图像的图像平面中或附近。应注意，成像装置902以及聚焦装置905可由多于一个光学元件组成。特别是，多个透镜可组合以便形成成像装置902或聚焦装置905。同样，二向色滤波器可由多于一个滤波器或光学元件组成。特别是，为了组成各自装置的特定特性，聚焦光学装置和半导体光电传感器可相对彼此布置，使得光束聚焦到具有小于1.0mm、特别是小于0.6mm的直径的光斑。特别是，当使用半导体传感器时，信噪比SNR可明显减小。如可在图25中看到的，如上所述的波分复用器还可包括图像中继光学装置907。这个图像中继光学装置可位于由在第二分支中的所述成像光学装置产生的图像平面中或其附近，其中所述图像中继光学装置适合于产生在第三分支中的所述成像光学装置的图像，其具有与第二分支中的图像大致上相同的尺寸。在图25中的第三分支是从元件907行进到元件909的光束。光学元件的有效尺寸是来自物体的光束越过光学元件的区域。因此，产生具有与所述光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像意味着在光学元件和图像之间，光束在虚拟平行管内。为了说明目的，在假设情况下，物体是光学元件产生准直光束时的针孔。图像中继光学装置907可以是凹面镜。可替代地，图像中继光学装置907可以是透镜和面镜、特别是平面镜的组合。如上所述的波分复用器还可包括额外的二向色滤波器装置909，其中额外的二向色滤波器装置位于所述图像中继光学装置907和由所述图像中继光学装置907产生的图像之间。来自第三分支的所述额外的二向色滤波器装置909产生具有区别性颜色的光束的第四分支和第五分支。在图25中的第四分支是从二向色滤波器909朝着聚焦元件908行进的光束，而第五分支是从二向色滤波器朝着元件910行进的光束。上面所述的波分复用器还可包括额外的聚焦光学装置908和额外的半导体光电检测器，其中额外的聚焦光学装置908位于第四分支中并将光束聚焦在第四分支中，以便将光束聚焦到额外的半导体光电检测器上。波分复用器还可包括多个图像中继光学装置910、911、912、913，多个二向色滤波器装置914、915、916、917，多个半导体光电检测器和多个聚焦光学装置918、919、920、921，其中多个聚焦光学装置中的每个布置在多个二向色滤波器装置中的相应一个和多个半导体光电检测器中的相应一个之间，以便形成级联布置，如可在图25中看到的。额外的聚焦光斑对于所述光束的多个有色频带可具有小于1.0mm、特别是小于0.6mm的直径。多个二向色滤波器装置布置在公共平面中，如可在图25A中看到的。波分复用器还可包括具有第一表面和平行于其的第二表面的平面-平行光学基底，其中多个二向色滤波器装置布置成平行的，优选地邻接平面-平行光学基底的第一表面，如关于WDM 90所描述的。使用包括在光学接触中贴合在一起的两个光学上平坦的玻璃板的模板来组装二向色滤波器装置，其中二向色滤波器装置使用模板贴合到滤波器保持架，使得二向色滤波器装置的有涂层的滤波器表面凹入并光学上平行于滤波器保持架的参考表面，如可在图29A、B和C中看到的。滤波器保持架的参考表面靠在被包括在波分复用器中的参考块的光学平坦表面上，从而在将二向色滤波器装置安装到波分复用器内时提供一致的光学对准。相应的图像中继光学装置可形成到平面-平行光学基底的第二表面内，如可在图25A中看到的。至少一个半导体光电检测器是雪崩光电二极管检测器。作为可替代方案或此外，至少一个半导体光电检测器是碳纳米管检测器。
工业适用性
虽然对流式细胞计数应用有些详细地描述了基于LD的光学系统的本公开的实施方式，且也对基于流的流式计数仪器也描述了同样有利的实施方式，对本领域中的普通技术人员将明显，按照上面的教导，所描述的实施方式的很多修改和变化是可能的，而不偏离如在权利要求中阐述的本公开的原理和概念。
虽然有些详细地描述了用于将来自扩展光源的光束分成多个颜色频带的波分复用设备的本公开的实施方式，且也描述了几个其它同样有利的实施方式，但是对本领域中的普通技术人员将明显，按照上面的教导，所描述的实施方式的很多修改和变化是可能的，而不偏离如在权利要求中阐述的本公开的原理和概念。
虽然本公开描述了某些示例性实施方式，应理解，这样的公开纯粹是例示性的且不应被解释为限制性的。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下，本领域中的技术人员在阅读了前面的公开之后无疑被建议本公开的各种变更、修改和/或可替代的应用。相应地，意图将下面的权利要求解释为包括如落在本公开的精神和范围内的所有变更、修改或可替代的应用。
Claims (190)
1.一种光检测系统，包括：
凹面镜，其用于反射从观察区传播的光；以及
检测器，其用于通过检测由所述凹面镜反射的光来测量由所述观察区中的物体产生的轴向光损失。
2.如权利要求1所述的光检测系统，其中所述检测器是测量由所述物体产生的所述轴向光损失以便确定所述物体的尺寸的轴向光损失检测器。
3.如权利要求1和2中的任一项所述的光检测系统，还包括发射第一光束以照射所述观察区中的所述物体的第一光源，其中照射轴大致上垂直于所述物体的流方向。
4.如权利要求3所述的光检测系统，其中由所述凹面镜反射的光包括正向散射光和所述第一光束的其余光，其中所述第一光束的所述轴向光损失来源于穿过所述第一光束的所述物体，并且其中所述其余光的光轴大致上平行于所述照射轴。
5.如权利要求4所述的光检测系统，其中所述正向散射光和所述其余光具有相同的波长。
6.如权利要求4和5中的任一项所述的光检测系统，其中所述检测器在测量所述正向散射光和所述其余光的相干干涉的外差模式中。
7.如权利要求3到6中的任一项所述的光检测系统，还包括发射第二光束以照射所述观察区中的所述物体的第二光，其中所述第二光束的波长不同于所述第一光束的波长。
8.如权利要求7所述的光检测系统，还包括在所述检测器的上游的滤波器以将由所述第一光源照射并由所述凹面镜反射的光与由所述第二光源照射并由所述凹面镜反射的光分离，以便所述检测器单独地测量它们。
9.如权利要求1到8中的任一项所述的光检测系统，其中所述观察区位于显微镜物镜内。
10.如权利要求9所述的光检测系统，还包括与所述显微镜物镜耦合的柱面透镜，其中所述柱面透镜的光轴大致上垂直于由所述凹面镜反射的光的光轴。
11.如权利要求9和10中的任一项所述的光检测系统，还包括位于所述显微镜物镜的所述观察区的两侧上的第二凹面镜和像差校正器板，其中所述第二凹面镜和所述像差校正器板的光轴大致上平行于由所述凹面镜反射的光的光轴。
12.如权利要求11所述的光检测系统，其中从所述观察区中的所述物体侧散射的和由所述物体发荧光的光由所述第二凹面镜反射，并经由所述像差校正器板从所述显微镜物镜传播出，其中所述像差校正器板是非球面透镜，其具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区。
13.如权利要求12所述的光检测系统，还包括第二光检测系统以检测并处理从所述显微镜物镜的所述观察区中的所述物体侧散射的和由所述物体发荧光的光。
14.如权利要求1到12中的任一项所述的光检测系统，其中所述凹面镜是椭球面镜。
15.如权利要求1到12中的任一项所述的光检测系统，其中所述凹面镜是平面镜和透镜的组合。
16.一种用于将光束射到观察区内的光学系统，携带物体的样本流和鞘流经过所述观察区，所述光学系统包括：
第一光源，其用于沿着第一光束路径发射第一光束以照亮在所述观察区中第一位置处的物体；
第二光源，其用于沿着第二光束路径发射第二光束以照亮在所述观察区中第二位置处的物体，其中所述第二光源的波长不同于所述第一光源的波长；
光束压缩光学元件，其用于将所述第一光束和第二光束在它们的长轴上的宽度减小到比所述鞘流的宽度小的宽度；以及
第一色补偿元件，其位于所述第一光束路径和所述第二光束路径中的至少一个上，用于补偿所述观察区中的色像差，使得所述第一位置和所述第二位置在平行于所述样本流的方向的公共平面上。
17.如权利要求16所述的光学系统，还包括试管，所述观察区位于所述试管中。
18.如权利要求16和17中的任一项所述的光学系统，其中所述样本流和所述鞘流形成喷射流，所述观察区位于所述喷射流中。
19.如权利要求16到18中的任一项所述的光学系统，还包括用于将所述第一光束和所述第二光束转换成准直椭圆光束的准直透镜，其中所述准直椭圆光束的短轴大致上平行于所述样本流的方向。
20.如权利要求16到19中的任一项所述的光学系统，其中所述光束压缩光学元件减小所述第一光束和第二光束在它们的长轴上的宽度，其中所述长轴大致上垂直于所述样本流的方向。
21.如权利要求16到20中的任一项所述的光学系统，还包括定位成相邻于所述观察区的圆柱形聚焦元件，所述圆柱形聚焦元件的轴定向成垂直于所述样本流的方向。
22.如权利要求21所述的光学系统，其中所述圆柱形聚焦元件将所述第一光束和所述第二光束聚焦在所述观察区中的它们的短轴上。
23.如权利要求16到22中的任一项所述的光学系统，还包括第二色补偿元件，其中所述第一色补偿元件位于所述第一光束路径上，其中所述第二色补偿元件位于所述第二光束路径上。
24.如权利要求23所述的光学系统，其中所述第一色补偿元件和所述第二色补偿元件具有不同的光学特性。
25.如权利要求16到24中的任一项所述的光学系统，还包括第一波分复用器(WDM)和第二WDM以处理从分别在所述第一位置和第二位置处的物体散射的和由所述物体发荧光的光。
26.如权利要求16到25中的任一项所述的光学系统，还包括用于沿着第三光束路径发射第三光束以照亮在所述观察区中第三位置处的物体的第三光源，其中所述第三光源的波长不同于所述第一光源和第二光源的波长。
27.如权利要求26所述的光学系统，还包括位于所述第三光束路径上的第三色补偿元件，用于补偿所述观察区中的色像差，使得所述第一位置、第二位置和第三位置在平行于所述样本流的方向的所述公共平面上。
28.如权利要求26到27中的任一项所述的光学系统，还包括第三波分复用器(WDM)，以处理从在所述第三位置处的物体散射的和由所述物体发荧光的光。
29.一种光学系统，包括：
第一光源，其用于发射第一光束以照亮在观察区中的第一位置处的物体；
复合显微镜物镜，其用于使从所述观察区中的所述第一位置处的所述物体散射的和由所述物体发荧光的光在所述复合显微镜外部的图像平面处成像，其中所述复合显微镜包括凹面镜和像差校正器板，其中所述像差校正器板是具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区的非球面透镜，其中所述观察区位于所述凹面镜和所述像差校正器板之间；以及
分束器，其用于反射或透射所散射的和发荧光的光，其中所述光源和所述图像平面在所述分束器的两侧上。
30.如权利要求29所述的光学系统，其中所述非球面透镜还包括在所述第一区和第二区之间的中性区。
31.如权利要求30所述的光学系统，其中所述中性区是所述非球面透镜的最薄部分。
32.如权利要求29到31中的任一项所述的光学系统，还包括具有流动通道的试管，其中所述观察区位于所述流动通道中。
33.如权利要求32所述的光学系统，还包括射流系统，以将所述物体输送到在所述流动通道中的所述观察区。
34.如权利要求32和33中的任一项所述的光学系统，其中所述试管具有矩形形状的横截面并由光学透明材料制成。
35.如权利要求32到34中的任一项所述的光学系统，其中所述非球面透镜和所述凹面镜耦合到所述试管或与所述试管分离。
36.如权利要求32到35中的任一项所述的光学系统，其中所述非球面透镜和所述凹面镜由光学粘合剂材料、折射率匹配凝胶、折射率匹配液和光学接触贴合耦合到所述试管。
37.如权利要求29到31中的任一项所述的光学系统，还包括喷射流，其中所述观察区位于所述喷射流中。
38.如权利要求29到31中的任一项所述的光学系统，还包括基底，其中所述观察区位于所述基底的表面上。
39.如权利要求38所述的光学系统，其中所述基底是平坦的并由光学透明材料制成。
40.如权利要求29到39中的任一项所述的光学系统，其中所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜或前表面镜。
41.如权利要求29到40中的任一项所述的光学系统，其中所述非球面透镜是平非球面透镜。
42.如权利要求29到41中的任一项所述的光学系统，其中所述第一光束由所述分束器反射并进入所述复合显微镜物镜，其中所述散射和发荧光的光从所述复合显微镜物镜传播出并透过所述分束器。
43.如权利要求42所述的光学系统，其中由所述分束器反射并进入所述复合显微镜物镜内的所述第一光束的光轴大致上平行于从所述复合显微镜物镜传播出的所述散射和发荧光的光的所述光轴。
44.如权利要求29到41中的任一项所述的光学系统，其中所述第一光束透过所述分束器并进入所述复合显微镜物镜，并且其中所述散射和发荧光的光从所述复合显微镜物镜传播出并由所述分束器反射。
45.如权利要求44所述的光学系统，其中透过所述分束器并进入所述复合显微镜物镜内的所述第一光束的光轴大致上平行于从所述复合显微镜物镜传播出的所述散射和发荧光的光的所述光轴。
46.如权利要求29到45中的任一项所述的光学系统，还包括检测器，以检测从所述复合显微镜物镜传播出的所述散射和发荧光的光。
47.如权利要求46所述的光学系统，还包括用于将在所述图像平面处接收的所述散射和发荧光的光传播到所述检测器的光透射构件。
48.如权利要求46和47中的任一项所述的光学系统，还包括波分复用器(WDM)，以处理由所述检测器检测到的所述散射和发荧光的光，其中所述散射和发荧光的光分成多个有色频带。
49.如权利要求48所述的光学系统，其中所述波分复用器(WDM)包括：
i.准直光学元件，其产生具有与所述准直光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像；
ii.至少一个二向色滤波器，其位于所述准直光学元件和所述图像之间，其中所述二向色滤波器将准直光束分成区别性颜色的两个分支；
iii.聚焦光学元件，其位于所述分支之一中，其中在所述分支中的光束由所述聚焦光学元件聚焦成一个光斑；以及
iv.图像中继光学元件，其位于由在另一分支中的所述准直光学元件产生的所述图像附近，其中所述图像中继光学元件以大致单位放大产生所述准直光学元件的图像。
50.如权利要求49所述的光学系统，其中所述第一光源发射相干光或非相干光。
51.如权利要求29到50中的任一项所述的光学系统，还包括用于发射第二光束以照亮在所述观察区中的第二位置处的物体的第二光源，其中所述第一位置和第二位置是在空间上分离的。
52.如权利要求51所述的光学系统，还包括第一检测器和第二检测器，以检测从分别在所述第一位置和第二位置处的所述物体散射的和由所述物体发荧光的光。
53.如权利要求52所述的光学系统，还包括用于将在所述图像平面处接收的、由在所述第一位置和第二位置处的所述物体散射的和由所述物体发荧光的光分别传播到所述第一检测器和所述第二检测器的第一光透射构件和第二光透射构件。
54.如权利要求52和53中的任一项所述的光学系统，还包括第一波分复用器(WDM)和第二WDM，以处理由所述第一检测器和第二检测器检测到的所述散射和发荧光的光，其中所述散射和发荧光的光分成多个有色频带。
55.一种用于调节光源的功率的功率监控系统，包括：
第一光源，其用于发射第一光束；
第二光源，其用于发射第二光束；
第一二向色滤波器，其用于反射所述第一光束并使所述第二光束通过；
第二二向色滤波器，其用于反射所述第二光束；
第一检测器，其用于在时分复用基础上测量在所述第一二向色滤波器下游的所述第一光束和第二光束的残余功率；以及
控制单元，其与所述第一检测器及所述第一光源和第二光源耦合，其中所述控制单元通过所述第一检测器基于所测量的所述第一光束和第二光束的残余功率来调节所述第一光源和第二光源中的一个或多个的功率。
56.如权利要求55所述的功率监控系统，其中所述第一检测器位于所述第一二向色滤波器附近。
57.如权利要求55和56中的任一项所述的功率监控系统，其中所述第一检测器耦合到所述第一二向色滤波器。
58.如权利要求55到57中的任一项所述的功率监控系统，其中所述第一光束和第二光束的残余功率包括穿过所述第一二向色滤波器的所述第一光束的功率和由所述第一二向色滤波器反射的所述第二光束的功率。
59.如权利要求55到57中的任一项所述的功率监控系统，其中当所述第二光源断开以减小在所述第一光束和第二光束的残余功率之间的干扰时，所述第一检测器测量所述第一光束的残余功率。
60.如权利要求55到57中的任一项所述的功率监控系统，其中当所述第一光源断开以减小在所述第一光束和第二光束的残余功率之间的干扰时，所述第一检测器测量所述第二光束的残余功率。
61.如权利要求55到60中的任一项所述的功率监控系统，其中所述控制单元包括反馈电路，以在所述光源的残余功率下降时增加所述光源的功率或在所述光源的残余功率增加时降低所述光源的功率。
62.如权利要求55到61中的任一项所述的功率监控系统，还包括位于所述第二二向色滤波器附近的第二检测器，以测量在所述第二二向色滤波器下游的所述第二光束的残余功率，其中所述第二检测器耦合到所述控制电路。
63.如权利要求62所述的功率监控系统，其中在所述第二二向色滤波器下游的所述第二光束的残余功率包括穿过所述第二二向色滤波器的所述第二光束的功率。
64.如权利要求55到63中的任一项所述的功率监控系统，还包括用于发射第三光束的第三光源和充当镜以反射所述第三光束的第三二向色滤波器，其中所述第三光源耦合到所述控制电路。
65.如权利要求64所述的功率监控系统，其中所述第一检测器在时分复用基础上测量在所述第一二向色滤波器下游的所述第一光束、第二光束和第三光束的残余功率。
66.如权利要求64和65中的任一项所述的功率监控系统，还包括位于所述第二二向色滤波器附近的第二检测器，以在时分复用基础上测量在所述第二二向色滤波器下游的所述第二光束和第三光束的残余功率，其中所述第二检测器耦合到所述控制电路。
67.如权利要求66所述的功率监控系统，其中在所述第二二向色滤波器下游的所述第二光束和第三光束的残余功率包括穿过所述第二二向色滤波器的所述第二光束的功率和由所述第二二向色滤波器反射的所述第三光束的功率。
68.如权利要求64到67中的任一项所述的功率监控系统，还包括位于所述第三二向色滤波器附近的第三检测器，以测量在所述第三二向色滤波器下游的所述第三光束的残余功率，其中所述第三检测器耦合到所述控制电路。
69.如权利要求68所述的功率监控系统，其中在所述第三二向色滤波器下游的所述第三光束的残余功率包括穿过所述第三二向色滤波器的所述第三光束的功率。
70.如权利要求55到69中的任一项所述的功率监控系统，其中所述第二二向色滤波器是二向色滤波器和镜之一。
71.一种光学系统，包括：
a)物镜，其适于使从在观察区内的被照亮的物体散射的和由所述物体发荧光的光成像，所述物镜包括；
i.非球状面镜，其具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部的、正光焦度的第二区；以及
ii.凹面镜，其用于反射从穿过所述非球面透镜的被照亮的物体散射的和由所述物体发荧光的光，其中所述观察区位于所述凹面镜和所述非球面透镜之间；
b)光透射构件，其用于传播从所述非球面透镜接收的光；以及
c)波分复用器(WDM)，其用于接收由所述光透射构件传播的光，所述波分复用器(WDM)包括：
i.第一光学元件，其使用具有与所述第一光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像产生光束；
ii.至少一个二向色滤波器，其位于所述第一光学元件和所述图像之间，其中所述二向色滤波器将所述光束分成区别性颜色的两个分支；
iii.第二光学元件，其位于所述分支之一中，其中在所述分支中的所述光束由所述第二光学元件聚焦成一个光斑；以及
iv.图像中继光学元件，其位于由在另一分支中的所述第一光学元件产生的图像附近，其中所述图像中继光学元件以大致单位放大产生所述第一光学元件的图像。
72.如权利要求71所述的光学系统，其中所述非球面透镜还包括位于所述第一区和第二区之间的中性区。
73.如权利要求72所述的光学，其中所述中性区是所述非球面透镜的最薄部分。
74.如权利要求71到73中的任一项所述的光学系统，其中所述凹面镜包括球面镜。
75.如权利要求71到74中的任一项所述的光学系统，其中所述非球面透镜包括平非球面透镜。
76.如权利要求71到75中的任一项所述的光学系统，还包括具有流动通道的试管，其中所述观察区位于所述流动通道中。
77.如权利要求76所述的光学系统，还包括射流系统以将所述物体输送到在所述流动通道中的所述观察区。
78.如权利要求76和77中的任一项所述的光学系统，其中所述试管具有矩形形状的横截面。
79.如权利要求76到78中的任一项所述的光学系统，其中所述非球面透镜和所述凹面镜耦合到所述试管。
80.如权利要求71到79中的任一项所述的光学系统，其中所述光透射构件包括光纤。
81.如权利要求80所述的光学系统，其中所述光纤包括多模光纤。
82.如权利要求71到81中的任一项所述的光学系统，其中所述第一光学元件是准直元件。
83.如权利要求71到81中的任一项所述的光学系统，其中所述第二光学元件是聚焦元件。
84.如权利要求71到83中的任一项所述的光学系统，其中所述图像中继光学单元包括凹面镜。
85.如权利要求71到84中的任一项所述的光学系统，其中所述光斑小于1.0mm。
86.如权利要求71到85中的任一项所述的光学系统，还包括用于保持所述二向色滤波器的滤波器保持架，所述滤波器保持架具有平行于所述二向色滤波器的表面的参考表面。
87.如权利要求86所述的光学系统，还包括具有平坦表面的参考块，其中所述滤波器保持架的所述参考表面压在所述参考块的所述平坦表面上。
88.如权利要求87所述的光学系统，其中所述滤波器保持架的所述参考表面和所述二向色滤波器的表面偏移。
89.如权利要求71到88中的任一项所述的光学系统，其中所述图像中继光学单元包括凸透镜。
90.一种光学系统，包括：
a)光源，其用于发射光束以照亮观察区中的物体；
b)凹面镜，其用于接收并反射从被照亮的物体散射的和由所述物体发荧光的光；
c)非球面透镜，其具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部的正光焦度的第二区，其中由所述凹面镜反射的光穿过所述非球面透镜，以及其中所述观察区位于所述凹面镜和所述非球状透镜之间；
d)光透射构件，其用于接收并传播来自所述非球状透镜的光；以及
c)复用器，其用于接收来自所述光透射构件的光并将所述光分成至少两种颜色。
91.如权利要求90所述的系统，其中所述光源包括用于产生激光束的激光器。
92.如权利要求91所述的系统，还包括用于使所述激光束准直并成形的光学元件。
93.如权利要求90到92中的任一项所述的系统，其中所述复用器包括波分复用器(WDM)，所述波分复用器包括：
i.第一光学元件，其接收来自所述光透射构件的光并产生具有与所述第一光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像；
ii.至少一个二向色滤波器，其位于所述第一光学元件和所述图像之间，其中所述二向色滤波器将所述光分成不同颜色的两个分支；
iii.第二光学元件，其用于将光的所述分支之一聚焦成一个光斑；以及
iv.图像中继光学单元，其位于由在另一分支中的所述第一光学单元产生的图像附近，其中所述图像中继光学单元以大致单位放大产生所述第一光学元件的图像。
94.如权利要求93所述的系统，其中所述第一光学元件是准直元件。
95.如权利要求93和94中的任一项所述的系统，其中所述第二光学元件是聚焦元件。
96.如权利要求93到95中的任一项所述的系统，其中所述图像中继光学单元包括凹面镜。
97.如权利要求93到96中的任一项所述的系统，其中所述图像中继光学单元包括凸透镜。
98.如权利要求93到97中的任一项所述的系统，其中所述光斑小于1.0mm。
99.如权利要求93到98中的任一项所述的系统，还包括用于保持所述二向色滤波器的滤波器保持架，所述滤波器保持架具有平行于所述二向色滤波器的表面的参考表面。
100.如权利要求99所述的光学系统，还包括具有平坦表面的参考块，其中所述滤波器保持架的所述参考表面压在所述参考块的所述平坦表面上。
101.如权利要求100所述的系统，其中所述滤波器保持架的所述参考表面和所述二向色滤波器的表面偏移。
102.一种用于使从在观察区内的被照亮的物体散射的和由所述物体发荧光的光成像的装置，包括：
a)流体输送系统，其用于将物体输送到观察区；
b)光源，其用于照亮在所述观察区中的所述物体；
c)凹面镜，其位于所述观察区的一侧上，用于反射从被照亮的物体散射的和由所述物体发荧光的光；以及
d)非球面透镜，其位于所述观察区的另一侧上，用于接收由所述凹面镜反射的光并在图像平面处形成图像，所述非球面透镜具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区。
103.如权利要求102所述的装置，还包括具有耦合到所述流体输送系统的流动通道的试管，其中所述观察区位于所述流动通道中。
104.如权利要求103所述的装置，其中所述凹面镜和所述非球面透镜耦合到所述试管。
105.如权利要求102所述的装置，其中所述观察区位于平坦透明基底的表面上。
106.如权利要求102所述的装置，其中所述观察区位于喷射流内部。
107.如权利要求103到106中的任一项所述的装置，其中沿着所述通道或喷射流的流包括鞘流和样本流。
108.如权利要求102到107中的任一项所述的装置，其中所述光源包括相干光源。
109.如权利要求108所述的装置，其中所述相干光源包括激光二极管。
110.如权利要求102到109中的任一项所述的装置，还包括位于所述第一区和第二区之间的第三区，其中所述第三区具有中性光功率。
111.如权利要求110所述的装置，其中所述第三区是所述非球面透镜的最薄部分。
112.一种收集从在观察区中的物体散射的或由所述物体发荧光的光并使所述光成像的方法，包括下列步骤：
将物体输送到观察区；
照亮在所述观察区中的所述物体以产生散射和发荧光的光；
使用凹面镜朝着透明像差校正器板反射所述散射和发荧光的光；以及
使用所述透明像差校正器板校正在所反射的光中的球面像差，其中所述透明像差校正器板具有负光焦度的第一区和在第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区。
113.如权利要求112所述的方法，其中所述输送物体的步骤包括在所述观察区中形成喷射流，所述喷射流包含至少一个物体。
114.如权利要求112到113中的任一项所述的方法，其中所述输送物体的步骤包括：
在所述观察区中形成液体鞘流；以及
将携带至少一个物体的样本流注射到所述鞘流内。
115.如权利要求112到114中的任一项所述的方法，其中所述照亮物体的步骤包括将激光束引导到所述物体处。
116.如权利要求112到115中的任一项所述的方法，其中所述反射光的步骤包括使用球面镜反射光。
117.如权利要求112到116中的任一项所述的方法，还包括使用光纤将所述光传播到远程位置。
118.如权利要求117所述的方法，其中所述传播光的步骤在所述校正球面像差的步骤之后发生。
119.如权利要求117和118中的任一项所述的方法，还包括：
准直所传播的光束，以产生准直光束；
过滤所述准直光束，以产生感兴趣的颜色的第一光束和第一反射光束；
聚焦所述第一光束，以形成比所述第一光束的光斑小的第一光斑；以及
检测所述第一光斑。
120.如权利要求119所述的方法，还包括：
过滤第二反射光束，以产生感兴趣的颜色的第二光束和第二反射光束；
聚焦所述第二光束，以形成比所述第二光束的光斑小的第二光斑；以及
检测所述第二光斑。
121.一种用于将光束射到观察区内的光学方法，包括：
引导第一光束照亮在观察区中的物体，以产生散射和发荧光的光；
使用凹面镜朝着像差校正器板反射所述散射和发荧光的光；
使用所述像差校正器板校正所反射的光中的像差，其中所述像差校正器板具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区；以及
使用分束器来反射或透射所校正的光。
122.如权利要求121所述的光学方法，其中引导所述第一光束包括当所校正的光透过所述分束器时使用所述分束器将所述第一光束反射到所述观察区内。
123.如权利要求121所述的光学方法，其中引导所述第一光束包括当所校正的光由所述分束器反射时使用所述分束器将所述第一光束透射到所述观察区内。
124.如权利要求121到123中的任一项所述的光学方法，其中进入所述观察区内的所述第一光束的光轴大致上平行于所校正的光的光轴。
125.如权利要求121到124中的任一项所述的光学方法，还包括检测所校正的光。
126.如权利要求121到125中的任一项所述的光学方法，还包括使用光纤将所校正的光传播到远程位置。
127.如权利要求121到126中的任一项所述的光学方法，还包括使用波分复用器(WDM)处理所校正的光，以将所校正的光分成多个有色频带。
128.如权利要求127所述的光学方法，其中所述波分复用器(WDM)包括：
i.准直光学元件，其产生具有与所述准直光学元件的有效尺寸大致上相同尺寸的图像；
ii.至少一个二向色滤波器，其位于所述准直光学元件和所述图像之间，其中所述二向色滤波器将所述准直光束分成区别性颜色的两个分支；
iii.聚焦光学元件，其位于所述分支之一中，其中在所述分支中的光束由所述聚焦光学元件聚焦成一个光斑；以及
iv.图像中继光学元件，其位于由在另一分支中的所述准直光学元件产生的图像附近，其中所述图像中继光学元件以大致单位放大产生所述准直光学元件的图像。
129.如权利要求121到128中的任一项所述的光学方法，其中所述第一光束是相干光或非相干光。
130.一种用于检测光的光学方法，包括：
使用凹面镜反射从观察区传播的光；以及
通过检测由所述凹面镜反射的光来测量由所述观察区中的物体产生的轴向光损失。
131.如权利要求130所述的光学方法，还包括引导第一光束照射在所述观察区中的物体，其中照射轴大致上垂直于所述物体的流方向。
132.如权利要求130和131中的任一项所述的光学方法，其中由所述凹面镜反射的光包括正向散射光和所述第一光束的其余光，其中所述第一光束的轴向光损失来源于穿过所述第一光束的物体，以及其中所述其余光的光轴大致上平行于所述照射轴。
133.如权利要求132所述的光学方法，其中所述正向散射光和所述其余光具有相同的波长。
134.如权利要求132和133中的任一项所述的光学方法，还包括测量所述正向散射光和所述其余光的相干干涉。
135.如权利要求130到134中的任一项所述的光学方法，还包括引导第二光束照射所述观察区中的物体，其中所述第二光束的波长不同于所述第一光束的波长。
136.如权利要求135所述的光学方法，还包括使用滤波器将由所述第一光源照射并由所述凹面镜反射的光与由所述第二光源照射并由所述凹面镜反射的光分离，以便在时分复用基础上测量它们。
137.如权利要求130到136中的任一项所述的光学方法，其中所述观察区位于显微镜物镜内。
138.如权利要求137所述的光学方法，还包括与所述显微镜物镜耦合的柱面透镜，其中所述柱面透镜的光轴大致上垂直于由所述凹面镜反射的光的光轴。
139.如权利要求137和138中的任一项所述的光学方法，还包括位于所述显微镜物镜的所述观察区的两侧上的第二凹面镜和像差校正器板，其中所述第二凹面镜和所述像差校正器板的光轴大致上平行于由所述凹面镜反射的光的光轴。
140.如权利要求139所述的光学方法，其中从所述观察区中的物体侧散射的和由所述物体发荧光的光由所述第二凹面镜反射，并经由所述像差校正器板传播出所述显微镜物镜，其中所述像差校正器板是包括具有负光焦度的第一区和在所述第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区的非球面透镜。
141.如权利要求140所述的光学方法，还包括第二光检测系统，以检测并处理从所述显微镜物镜的观察区中的物体侧散射的和由所述物体发荧光的所述光。
142.如权利要求130到141中的任一项所述的光学方法，其中所述凹面镜是椭球面镜。
143.如权利要求130到141中的任一项所述的光学方法，其中所述凹面镜是平面镜和透镜的组合。
144.一种适于使从存在于观察区内的物体散射的和由所述物体发荧光的光成像的复合显微镜物镜(60)，所述复合显微镜物镜包括：
a)观察区；
b)凹面镜装置；
c)出口区域；以及
d)照明光束形成装置；
其中所述观察区布置在所述凹面镜装置和所述出口区域之间；
其中所述凹面镜布置成反射从存在于所述观察区中的物体射到所述出口区域的散射和发荧光的光；
其中所述照明光束形成装置布置成使得进入所述照明光束形成装置的照明光束在所述观察区处预定形成。
145.如权利要求144所述的复合显微镜物镜，其中所述凹面镜装置、所述观察区和所述出口区域沿着第一轴/x轴布置。
146.如权利要求144和145中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述观察区的光学图像在所述复合显微镜物镜之外形成。
147.如权利要求144到146中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述照明光束形成装置布置成使得照明光束沿着大致上垂直于所述第一轴/x轴的第二轴/z轴射到所述观察区。
148.如权利要求144到147中的任一项所述的复合显微镜物镜，还包括试管，
其中所述试管由光学透明材料制成，其中所述观察区在所述试管中形成。
149.如权利要求148所述的复合显微镜物镜，其中所述试管包括通道，其中所述通道沿着大致上垂直于所述第一轴/x轴和所述第二轴/z轴的第三轴/y轴延伸，使得在所述通道中的液体流沿着所述第三轴/y轴流动，其中所述观察区位于所述通道中。
150.如权利要求144到149中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述试管具有在所述第一轴/x轴和所述第二轴/z轴的平面中的矩形横截面。
151.如权利要求144到150中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述通道具有在所述第一轴/x轴和所述第二轴/z轴的平面中的矩形横截面。
152.如权利要求144到147中的任一项所述的复合显微镜物镜，还包括喷射流，
其中所述观察区布置在所述喷射流中。
153.如权利要求144到147中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述观察区位于平坦透明基底的表面上。
154.如权利要求144到153中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述照明光束形成装置适于压缩照明光束，使得在所述观察区中的所述照明光束具有沿着所述第三轴/y轴的压缩尺寸。
155.如权利要求154所述的复合显微镜物镜，其中所述照明光束形成装置是具有平行于所述第一轴/x轴的圆柱形轴的柱面透镜。
156.如权利要求144到155中的任一项所述的复合显微镜物镜，还包括像差校正器装置，
其中所述像差校正器装置布置在所述出口区域中。
157.如权利要求156所述的复合显微镜物镜，其中所述像差校正器装置是由光学透明材料制成的非球面透镜。
158.如权利要求156和157中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述像差校正器装置包括：
i.具有负光焦度的第一区；
ii.在所述第一区内部呈放射状的、正光焦度的第二区；以及
iii.在所述第一区和所述第二区之间的中性区，
其中所述中性区比所述第一区和所述第二区中的每个薄，使得从所述凹面镜装置反射的、穿过所述像差校正器装置的光形成聚焦区域。
159.如权利要求144到158中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述凹面镜装置、所述观察区和所述像差校正器装置形成反转施密特摄像机。
160.如权利要求144到159中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述凹面镜装置由平凸透镜形成。
161.如权利要求144到159中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述凹面镜是由光学透明材料制成的平凹后表面镜。
162.如权利要求161所述的复合显微镜物镜，其中所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述试管的平表面。
163.如权利要求161所述的复合显微镜物镜，其中所述平凹后表面镜的平表面光学地耦合到所述平坦透明基底。
164.如权利要求144到159中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述凹面镜是前表面镜。
165.如权利要求144到159中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述凹面镜装置、所述像差校正器装置和所述照明光束形成装置中的至少一个通过从一组中选择的一项附接到所述试管，所述组由折射率匹配凝胶、折射率匹配液、光学粘合剂材料和光接触贴合组成。
166.如权利要求144到165中的任一项所述的复合显微镜物镜，还包括照明系统，
其中所述照明系统包括：
激光源、形成准直激光束的准直光学装置和适合于使准直光束成形的光束成形装置，其中所述光束成形装置包括所述照明光束形成装置。
167.如权利要求166所述的复合显微镜物镜，其中所述激光源是激光二极管，以及所述准直装置相对于所述激光二极管布置，以便形成准直光束。
168.如权利要求166所述的复合显微镜物镜，其中所述激光二极管和所述准直光学装置适于形成具有带有长轴和短轴的椭圆横截面的光束，其中所述短轴大致上沿着所述第三轴/y轴定向，而所述长轴大致上沿着所述第一轴/x轴定向。
169.如权利要求144到168中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述光束形成装置包括适于至少压缩所述准直椭圆光束的长轴的长轴光束压缩装置。
170.如权利要求144到169中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述照明光束形成装置适于至少压缩所述准直椭圆光束的短轴。
171.如权利要求166到170中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述照明系统是根据权利要求1到14中的任一项的光学系统。
172.如权利要求166到171中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述观察区沿着所述第二轴/z轴相对于所述照明系统可移动，以便沿着所述第二轴/z轴改变在所述观察区内的所压缩的椭圆光束的焦点。
173.如权利要求166到169中的任一项所述的复合显微镜物镜，其中所述试管相对于所述激光源可移动，以便在空间上改变所述通道中的所述激光源的焦点。
174.如权利要求166到169中的任一项所述的复合显微镜物镜，还包括控制单元，所述控制单元适于控制所述复合显微镜物镜的部件沿着所述第二轴/z轴的运动，以便在空间上改变所述通道中的所述激光源的焦点。
175.一种用于将从光源发射的光分成多个有色频带的波分复用器(WDM)，所述波分复用器包括：
a)成像光学装置，
b)二向色滤波器装置，
c)半导体光电检测器，
d)聚焦光学装置，
其中所述成像光学装置由从光源发射的光形成光束，并产生具有与所述成像光学装置的有效尺寸大致上相同尺寸的图像；
其中所述二向色滤波器装置位于所述成像光学装置和所述图像之间，并将所述光束分成区别性颜色的第一分支和第二分支；
其中所述半导体光电检测器位于所述第一分支中；
其中所述聚焦光学装置位于所述二向色滤波器装置和所述半导体光电检测器之间，以便将所述光束聚焦到所述半导体光电检测器上。
176.如权利要求175所述的波分复用器，其中所述聚焦光学元件装置位于所述图像的图像平面中或其附近。
177.如权利要求175和176中的任一项所述的波分复用器，其中聚焦光学装置和半导体光传感器相对彼此布置成，所述光束聚焦成具有小于1.0mm、特别是小于0.6mm的直径的光斑。
178.如权利要求175到177中的任一项所述的波分复用器，还包括图像中继光学装置，
其中所述图像中继光学装置位于由在所述第二分支中的所述成像光学装置产生的图像平面中或其附近，其中所述图像中继光学装置适于产生在第三分支中的所述成像光学装置的图像，所述图像具有与在所述第二分支中的所述图像大致上相同的尺寸。
179.如权利要求178所述的波分复用器，其中所述图像中继光学装置是凹面镜。
180.如权利要求178和179中的任一项所述的波分复用器，还包括额外的二向色滤波器装置，
其中所述额外的二向色滤波器装置位于所述图像中继光学装置和由所述图像中继光学装置产生的图像之间，其中来自所述第三分支的所述额外的二向色滤波器装置产生具有区别性颜色的光束的第四分支和第五分支。
181.如权利要求180所述的波分复用器，还包括额外的聚焦光学装置和额外的半导体光电检测器，
其中所述额外的聚焦光学装置位于所述第四分支中并聚焦所述第四分支中的光束，以便将所述光束聚焦到所述额外的半导体光电检测器上。
182.如权利要求175到181中的任一项所述的波分复用器，还包括多个图像中继光学装置、多个二向色滤波器装置、多个半导体光电检测器和多个聚焦光学装置，其中所述多个聚焦光学装置中的每个布置在所述多个二向色滤波器装置中的相应一个和所述多个半导体光电检测器中的相应一个之间，以便形成级联装置。
183.如权利要求182所述的波分复用器，其中额外的聚焦光斑对于所述光束的多个有色频带具有小于1.0mm、特别是小于0.6mm的直径。
184.如权利要求175到183中的任一项所述的波分复用器，其中所述多个二向色滤波器装置布置在公共平面中。
185.如权利要求175到184中的任一项所述的波分复用器，还包括具有第一表面和平行于其的第二表面的平面-平行光学基底，
其中所述多个二向色滤波器装置布置成平行于，优选地邻接所述平面-平行光学基底的第一表面。
186.如权利要求175到185中的任一项所述的波分复用器，其中使用模板来组装所述二向色滤波器装置，所述模板包括在光学接触中贴合在一起的两个光学平坦的玻璃板，其中所述二向色滤波器装置使用所述模板贴合到滤波器保持架，使得所述二向色滤波器装置的有涂层的滤波器表面凹入并在光学上平行于所述滤波器保持架的参考表面。
187.如权利要求186所述的波分复用器，其中所述滤波器保持架的参考表面靠在被包括在所述波分复用器中的参考块的光学平坦表面上，从而在将所述二向色滤波器装置安装到所述波分复用器内时提供一致的光学对准。
188.如权利要求185到187中的任一项所述的波分复用器，其中相应的图像中继光学装置形成到所述平面-平行光学基底的第二表面内。
189.如权利要求175到188中的任一项所述的波分复用器，其中所述半导体光电检测器的至少一个是雪崩光电二极管检测器。
190.如权利要求175到189中的任一项所述的波分复用器，其中所述半导体光电检测器的至少一个是碳纳米管检测器。
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