CN108803051B - 一种流式细胞仪及其多波长光源合束装置与合束调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流式细胞仪及其多波长光源合束装置和合束调试方法，一种流式细胞仪的多波长光源合束装置，其特征在于，包括：多波长光源模块、激光合束棱镜和光束整形模块，所述多波长光源模块设置在激光合束棱镜的一侧，所述光束整形模块设置在激光合束棱镜的另一侧，所述多波长光源模块包括2个或2个以上不同波长的激光器，所述光束整形模块包括将光束压缩成椭圆光斑的柱面镜和聚焦透镜。该装置的合束调试方法有效的简化结构与步骤，降低成本，减少光损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于医疗检测仪器类流式细胞仪，尤其涉及一种流式细胞仪及其多波长光源合束装置与合束调试方法。
背景技术
流式细胞仪是集光子、电子学、流体力学、细胞化学、生物学、免疫学以及激光和计算机等多门学科技术为一体的先进科学技术设备，它被广泛应用于临床医学、细胞学、生物学、微生物学、制药学、生殖学等领域。是现代科学研究中的先进仪器之一，被誉为实验室的“CT”。它对快速直线流动状态中的单列细胞或生物颗粒进行逐个、多参数、快速的定性、定量分析或分选的技术，具有检测速度快、测量参数多、采集数据大、分析全面、分选纯度高、方法灵活等特点。
流式细胞仪的的多波长激光的发生装置包括多支不同波长的激光器，各个激光器之间平行排列、并朝一个方向平行但分散的发射不同波长的激光束，不同波长的激光经光束合束装置整合为混合波长的单一光束，传统的光束集束装置是由多个滤光片、二向色分光镜和聚焦透镜组成。
现有的流式细胞仪多波长激光的合束装置存在一些技术上的缺陷导致如下三个问题：1、利用二向色分光镜实现激光合束，导致成本较高；2、二向色分光镜由于透射率、反射率低，导致激光能量损耗较大；3、传统的光束集束装置光路结构复杂，导致提高了光学系统的体积和制造难度。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种流式细胞仪及其多波长光源合束装置与合束调试方法，目的在于解决实现激光合束成本高、结构复杂、性能差和激光能量损耗高的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种流式细胞仪的多波长光源合束装置，其包括：多波长光源模块、激光合束棱镜和光束整形模块，所述多波长光源模块设置在激光合束棱镜的一侧，所述光束整形模块设置在激光合束棱镜的另一侧，所述多波长光源模块包括2个以上不同波长的激光器，所述光束整形模块包括将光束压缩成椭圆光斑的柱面镜和聚焦透镜。
所述的多波长光源合束装置，其激光器是气体激光器或半导体激光器，各个激光器波长差异尽可能大。
所述的多波长光源合束装置，其每个波长激光器的激光发射角度由3维光学调整架调整。
所述的多波长光源合束装置，其所述的激光合束棱镜所选用的玻璃材料折射率要尽可能大。
所述的多波长光源合束装置，其所述柱面镜和聚焦透镜曲率互不相同。
一种如上所述的流式细胞仪的多波长光源合束装置的合束调试方法，其选用四个孔径相同的光拦对各个激光器的入射角度进行调整，具体包括以下步骤：
第一步：先在激光合束棱镜的一侧放置第一光拦和第二光拦，并固定位置；然后将激光器放置于第一光拦右边，调整激光器的位置和入射方向，使激光依次通过第一光拦和第二光拦中心通光孔；然后在激光合束棱镜的另一侧依次放置第三光栏和第四光拦，调整第三光拦和第四光拦的位置，使激光从两个光拦中间通光孔穿过并同时保持光斑形状不变，并固定第三光拦和第四光拦的位置；
第二步：拆下激光器并将其放置在第四光拦左边，调整激光器的位置和激光入射方向，使激光依次通过第四光拦和第三光拦的中心通光孔，同时保持光斑大小和形状不变；
第三步：按照上述步骤，保持第一光拦和第二光拦的位置不变，进一步调节剩余激光器的位置和方向。
所述的合束调试方法，其所述第一光拦和第二光拦的中间圆孔尺寸与激光光斑直径相同。
一种流式细胞仪中设置有上述的多波长光源合束装置。
本发明的有益效果：本发明提供的流式细胞仪多波长光源合束装置体积小巧，调节方便，可实现流式细胞仪光学系统中多路不同波长平行光合束的要求。从实现激光合束的方法上，利用制造简单的棱镜代替二向色分光镜的使用，降低了成本，从实现激光合束的光路结构上，有效地降低了光学系统的体积和制造难度；减少了二向色分光镜的使用，避免了二向色分光镜透射率、反射率低的激光能量损耗，更好地提高了激光能量的利用率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多波长光源合束装置的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的多波长光源合束中光路调节示意图。
图3是本发明实施例提供的多波长光源合束中光路调节示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供的一种流式细胞仪的多波长光源合束装置，如图1所示，其具体包括：多波长光源模块100、激光合束棱镜200和光束整形模块300，所述多波长光源模块100设置在激光合束棱镜200的一侧，所述光束整形模块300设置在激光合束棱镜200的另一侧。在本发明实施例中所述多波长光源模块100中设置有三个不同的激光器，且依次排列在激光合束棱镜200的一侧，分别为第一激光器101、第二激光器102和第三激光器103。所述光束整形模块300包括柱面镜301和聚焦透镜302。所述柱面镜301用于对光束Y轴方向进行压缩，形成流式细胞仪所需要的椭圆光斑；所述聚焦透镜302用于对光斑进一步压缩，形成适合细胞检测的最佳光斑。
所述多波长光源模块100中的各不同波长激光以设定好的角度入射到激光合束棱镜200后，会合成一束方向完全一致的光从激光合束棱镜200的另一面输出，经过光束整形模块300的处理后照射至流式细胞仪的流动检测池中的细胞样品上。
所述多波长光源模块100包括2个或2个以上不同波长的激光器，激光器是气体激光器或半导体激光器，各个激光器波长差异尽可能大，在30nm以上。每个波长激光器的激光发射角度由3维光学调整架调整。所述激光合束棱镜200为一个多边形的玻璃棱镜，常用的为等边三角形棱镜。所述的激光合束棱镜所选用的玻璃材料折射率要尽可能大，在1.6以上。所述柱面镜301和聚焦透镜302曲率互不相同。
参见图2和3，为了实现上述多波长激光经过合束后的光束完全重合，本发明利用若干个光拦对各个激光器的入射角度进行调整，以下用第一激光器101的入射角度的具体调节方法为例进行说明：
第一步：先在激光合束棱镜200的一侧放置第一光拦401和第二光拦402，并固定位置；然后将第一激光器101放置于第一光拦401右边，调整第一激光器101的位置和入射方向，使激光依次通过第一光拦401和第二光拦402中心通光孔；然后在激光合束棱镜200的另一侧依次放置第三光栏403和第四光拦404，调整第三光拦403和第四光拦404的位置，使激光从两个光拦中间通光孔穿过并同时保持光斑形状不变，并固定第三光拦403和第四光拦404的位置。
第二步：拆下第一激光器101并将其放置在第四光拦404左边，调整第一激光器101的位置和激光入射方向，使激光依次通过第四光拦404和第三光拦403的中心通光孔，同时保持光斑大小和形状不变。根据光路可逆原理，此时激光器101出射的激光会依次通过第二光拦402和第一光拦401的中心。
第三步：同理保持第一光拦401和第二光拦402的位置不变，进一步调节第二激光器102和第三激光器103的位置和方向，经过激光合束棱镜200的光束穿过同样位置的第二光拦402和第一光拦401,即可实现第一激光器101、第二激光器102和第三激光器103在经过合束棱镜200后光束完全重合。
所述第一光拦401和第二光拦402的光拦孔径相同，且中间圆孔尺寸与激光光斑直径相同，通过两个光拦后的激光光斑大小和形状保持不变。
进一步的，本发明实施例提供的一种流式细胞仪，所述细胞仪中设置有上述的多波长光源合束装置。本装置只用到了制造简单的棱镜实现了激光合束，减少了二向色分光镜的使用，从而降低了成本。简化了光路结构，降低了光学系统的体积和制造难度。避免了二向色分光镜透射率、反射率低的激光能量损失，激光能量利用率更高。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种流式细胞仪的多波长光源合束装置，其特征在于，包括：多波长光源模块、激光合束棱镜和光束整形模块，所述多波长光源模块设置在激光合束棱镜的一侧，所述光束整形模块设置在激光合束棱镜的另一侧，所述多波长光源模块包括2个以上不同波长的激光器，所述光束整形模块包括将光束压缩成椭圆光斑的柱面镜和聚焦透镜，所述柱面镜用于对光束Y轴方向进行压缩，形成流式细胞仪所需要的椭圆光斑；所述聚焦透镜用于对光斑进一步压缩，形成适合细胞检测的最佳光斑，所述多波长光源合束装置的合束调试方法，具体为：选用四个孔径相同的光拦对各个激光器的入射角度进行调整，具体包括以下步骤：
第一步：先在激光合束棱镜的一侧放置第一光拦和第二光拦，并固定位置；然后将激光器放置于第一光拦右边，调整激光器的位置和入射方向，使激光依次通过第一光拦和第二光拦中心通光孔；然后在激光合束棱镜的另一侧依次放置第三光栏和第四光拦，调整第三光拦和第四光拦的位置，使激光从两个光拦中间通光孔穿过并同时保持光斑形状不变，并固定第三光拦和第四光拦的位置；
第二步：拆下激光器并将其放置在第四光拦左边，调整激光器的位置和激光入射方向，使激光依次通过第四光拦和第三光拦的中心通光孔，同时保持光斑大小和形状不变；
第三步：按照上述步骤，保持第一光拦和第二光拦的位置不变，进一步调节剩余激光器的位置和方向。
2.根据权利要求1所述的多波长光源合束装置，其特征在于，激光器是气体激光器或半导体激光器，各个激光器波长差异30nm以上。
3.根据权利要求1所述的多波长光源合束装置，其特征在于，每个波长激光器的激光发射角度由3维光学调整架调整。
4.根据权利要求1所述的多波长光源合束装置，其特征在于，所述的激光合束棱镜所选用的玻璃材料折射率1.6以上。
5.根据权利要求1所述的多波长光源合束装置，其特征在于，所述柱面镜和聚焦透镜曲率互不相同。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的流式细胞仪的多波长光源合束装置的合束调试方法，其特征在于，选用四个孔径相同的光拦对各个激光器的入射角度进行调整，具体包括以下步骤：
第一步：先在激光合束棱镜的一侧放置第一光拦和第二光拦，并固定位置；然后将激光器放置于第一光拦右边，调整激光器的位置和入射方向，使激光依次通过第一光拦和第二光拦中心通光孔；然后在激光合束棱镜的另一侧依次放置第三光栏和第四光拦，调整第三光拦和第四光拦的位置，使激光从两个光拦中间通光孔穿过并同时保持光斑形状不变，并固定第三光拦和第四光拦的位置；
第二步：拆下激光器并将其放置在第四光拦左边，调整激光器的位置和激光入射方向，使激光依次通过第四光拦和第三光拦的中心通光孔，同时保持光斑大小和形状不变；
第三步：按照上述步骤，保持第一光拦和第二光拦的位置不变，进一步调节剩余激光器的位置和方向。
7.根据权利要求6所述的合束调试方法，其特征在于，所述第一光拦和第二光拦的中间圆孔尺寸与激光光斑直径相同。
8.一种流式细胞仪，其特征在于，所述细胞仪中设置有如权利要求1-5任意一项所述的多波长光源合束装置。
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| GR01 | Patent grant | ||
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