CN112601948A - 流体折射率优化粒子计数器 - Google Patents

Abstract

本文提供了考虑和调节被分析的载体流体的折射率的光学粒子计数器的系统和方法。所提供的系统是坚固的，并且可以在各种光学粒子计数器中实施，包括被遮光、反射光、发射光和散射光粒子计数器。所述系统可以与任何流体(包括气体或液体)一起使用。在一些情况下，系统可以考虑两种液体(例如，超纯水和诸如，硫酸、盐酸、氢氟酸、乙酸、磷酸铬等的酸)之间的折射率的差异。通过考虑载体流体的折射率，所述的系统和方法更灵敏并且能够更准确地检测和表征更小的粒子，包括纳米级尺寸粒子。

Description

流体折射率优化粒子计数器

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2018年8月31日、序列号为62/725,777的美国临时专利申请的优先权的权益，其以不与本文不一致的程度以引用的方式全文结合于此。

背景技术

粒子计数器在现代制造技术中起关键作用，因为它们监测对于包括半导体制造和制药或生物技术生产的各种工业有问题的微米和纳米级粒子的环境。随着制造工艺的进步，检测、表征或去除越来越小的粒子的需求是必要的。

一种常见类型的粒子计数器是光学粒子计数器。这些计数器监测流体流，并通过将电磁辐射(通常经由激光器)投射到流动池中来表征流体流中的粒子。电磁辐射与流动池内发现的粒子相互作用(散射、反射、被粒子遮挡、从粒子发射等)。然后分析电磁辐射以确定流动池中存在的粒子的数量或特性。

随着粒子尺寸的减小，检测粒子的光学部件的复杂性显著增加。为了检测小于50nm的粒子(并且随着粒子尺寸的减小而增大)，需要非常强力的激光器和检测器精确对齐，以便准确地检测和表征粒子，这通常需要大量的校准以有效和准确。然而，许多工业在其洁净室或受控环境中使用各种不同的流体，并且被分析的流体的折射率的变化可能降低或消除粒子检测器的功效，因为折射率的变化在电磁辐射穿过流动池时改变了电磁辐射的路径。路径的变化改变了用于分析电磁辐射的收集和/或检测系统的理想测量点(焦点)，并且可能不再能够提供穿过流动池的粒子的准确表征。尽管在一些情况下可以手动地重新校准粒子计数器，但是每次用粒子计数器分析具有不同折射率的流体时都将需要校准。校准是耗时、昂贵的，并且需要使粒子计数器离线。

如从上文可以看出，在本领域中仍然需要可以与不同的液体载体流体一起使用而不需要重新校准的光学粒子计数系统，这通过考虑载体流体的折射率来实现。进一步地，需要能够检测纳米级粒子(例如小于100nm、更期望小于50nm、在一些情况下小于20nm)并且与多种载体流体组合物兼容的先进的光学粒子计数系统。

发明内容

本文提供了光学粒子分析器或计数器以及有关的使用方法，其考虑和调节被分析的载体流体的折射率。分析器是坚固的，并且可以在各种光学粒子计数器中实施，包括被遮光、反射光、发射光和散射光粒子计数器。分析器可以与任何流体(包括气体或液体)一起使用。在一些情况下，分析器可以考虑两种液体(例如，超纯水和诸如硫酸、盐酸、氢氟酸、乙酸、磷酸铬等的酸)之间的折射率的差异。分析器可以被配置为考虑不同流体之间(包括跨越液体(spanning liquids)和气体)的折射率的差异。通过考虑载体流体的折射率，所述的分析器和方法也更灵敏并且能够更准确且可靠地检测和表征更小的粒子(例如纳米级)。

通过考虑折射率，所述的系统和方法还可优化用于表征粒子的通道设置。由于折射率是已知的(诸如通过已知流体组合物和/或通过用诸如折射计的仪器测量折射率)，不仅粒子检测得到改进，而且由粒子计数器确定的尺寸或尺寸范围可以更准确。

在一个方面，提供了一种光学粒子分析器，包括：i)用于生成电磁辐射束的光源(例如，激光器或LED)；ii)流动室，用于使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；iii)光学收集系统，用于收集来自包含粒子(如果存在)的观察区域的散射或发射的电磁辐射并将其引导到检测器上；以及iv)折射率优化器，其可操作地连接至(包括以光通信的方式)激光器、光学收集系统或检测器中的一个或多个，以优化检测器对电磁辐射的收集。以这种方式，与其他光学部件结合并且控制其他光学部件的折射率优化器被配置为基于流动流体的折射率来控制流动粒子流体中的电磁辐射束的焦点，并且优化检测器对电磁辐射的收集。电磁辐射束不仅可以适当地聚焦在期望的观察区域上(包括对应于流动池的期望部)，而且在与流体样品相互作用之后收集的辐射可以适当地聚焦在检测器上，从而增加粒子分析器的灵敏度、分辨率和/或准确度。

本文所述的分析器和方法可以以多种方式快速且自动地考虑折射率的变化。例如，分析器可以具有定位器或发动机或用于转移任何部件的位置或角度的其它装置，部件包括例如包括电磁辐射收集系统的光源或光学部件。分析器还可以通过改变束形状、束位置或束强度来调节光源(例如激光器)。这些中的每一个通过优化束和收集/检测系统的焦点而不考虑流体折射率来考虑折射率的变化。定位器或发动机可以被配置为提供毫米至微米范围的定位，诸如在10mm至0.1μm之间。所需的运动量取决于所遇到的预期的不同折射率。对于折射率差异很小的较小差异，可能需要较小的运动以便实现期望的优化。较大的差异可能需要相对较大的运动。因此，可以使用各种定位器或发动机，例如picomotor平移台、齿条和小齿轮蜗轮和/或线性致动器。类似地，诸如对于反射镜、透镜或光源，调节的角度可以在10°到0.01°的范围内，并且可以使用旋转的picomotor台，其可以考虑流体之间非常小但明显的折射率差异。

折射率优化器可以是诸如在光学意义上定位在光学激光器与流动室之间的束成形光学组件，其中，折射率优化器调节电磁辐射在流动室中的束形状或束位置以优化电磁辐射的收集。

折射率优化器可操作地连接到激光器并且调节激光器相对于流动室的位置以优化电磁辐射的收集。调节可以通过本领域已知的任何装置进行。例如，诸如电动机、压电致动器、平移台、测微计、皮米计等的定位器可以用于可靠地定位光学部件，例如包括激光器的光源。激光取向的调节又调节电磁辐射束的方向，从而考虑流体(例如，液体或气体组合物)的折射率以确保束的焦点与观察窗相交。

本文所述的分析器和方法还与定位或控制光源光学下游的光学部件的定位器或控制器兼容。例如，光学反射镜、透镜等可以经由发动机、定位器和/或致动器来控制，以改变电磁辐射束(包括位置)，而不是控制光源位置。

折射率优化器可操作地连接到收集系统，并且调节收集系统相对于流动室的焦深，以优化电磁辐射的收集。该可操作连接可以指代透镜位置控制和/或透镜曲率或类型的控制(包括通过换出透镜或曲率可控透镜的控制)。

折射率优化器可操作地连接到检测器，并且调节检测器相对于流室的位置，以优化电磁辐射的收集，诸如通过发动机、定位器或致动器中的任何一个或多个。

折射率优化器可以调节激光器、收集系统或检测器在x轴、y轴、z轴或其任何组合上的位置。折射率优化器可以最大化来自检测器的输出信号。

可以使用各种方法来向本文所述的分析器提供被分析流体的实际或估计折射率。折射率可以由用户输入到光学粒子计数器或折射率优化器中，例如，其中，折射率被提供为数字或提供流体组合物和/或浓度，并且折射率由查表确定。

分析器和方法还可包括：折射计，可操作地连接到流动室(或更具体地，连接到引入流动室的流体)以及折射率优化器；其中，折射计将折射率提供给折射率优化器。所述的分析器和方法还可以包括处理器，可操作地连接到光学粒子计数器和折射率优化器；其中，光学粒子计数器充当折射计。折射率优化器可以优化在选自1.3至1.6的范围的折射率下的电磁辐射的收集。折射率优化器可以提供对比度检测自动聚焦(CDAF)或相位检测自动聚焦(PDAF)。

本文提供的任何装置和方法优选地包括促进装置或方法的自动化的处理器。例如，基于输入到处理器的已知或测量的折射率，处理器可以确定焦点，包括在向折射率优化器发送控制信号以控制一个或多个入射束方向的背景下，入射束方向诸如为光学光源位置和取向、束形状、光学收集系统配置和/或检测器位置，从而避免主动用户干预。“光学收集系统配置”可以用光学参数来表述，包括光学收集系统的光学部件的位置/取向和/或光学部件的类型，诸如透镜类型或透镜几何结构。

在一个方面，提供了一种包括计数器的光学粒子分析器，包括：i)激光器，用于生成电磁辐射束；ii)流动室，用于使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；iii)光学收集系统，用于收集来自观察区域的散射或发射的电磁辐射并将其引导到检测器上；iv)束成形光学组件，其可操作地连接到激光器，其中，束成形光学组件调节电磁辐射的束形状或束位置；其中，束成形光学组件基于流体的折射率来调节束形状或束位置。

光学粒子分析器还可以包括：折射计，其可操作地连接到流动室，用于确定流体的折射率；和处理器，其可操作地连接到折射计和束成形光学组件，该束成形光学组件基于由折射计确定的折射率来调节束形状或束位置。

在一个方面，提供了一种用于最大化光学粒子计数器的信号输出的方法，包括以下步骤：i)提供光学粒子计数器，该光学粒子计数器包括：a)激光器，用于生成电磁辐射束；b)流动室，用于使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；c)光学收集系统，用于收集来自观察区域的散射或发射的电磁辐射并将其引导到检测器上；d)束成形光学组件，其可操作地连接到激光器；ii)测量流动室中的流体的折射率；iii)调节以下各项中的至少一项：束成形光学组件基于所测量的折射率来调节进入流动室的电磁辐射的束形状和/或束位置；或者基于测量的折射率来调节激光器、光学收集系统、检测器或其任意组合的位置，以优化进入流动室并赋予检测器的电磁辐射的焦深，从而增加到达检测器的电磁辐射的量并使所述光学粒子计数器的所述信号输出最大化。

折射率可以通过可操作地连接到流体的折射计自动测量。在用户不需要确定流体组合物或者流体组合物可能随时间变化(包括批次与批次之间的变化或者通常遇到不同流体组合物的仪器)的情况下，这个方面是优选的。换言之，折射率可以是随时间变化的折射率，其中，取决于目标应用，流体组合物可以随时间充分变化，使得折射率随时间变化。

然而，该方法与通过将具有已知折射率的流体引入流动室而手动确定的折射率兼容。例如，如果向用户提供流体组合物，则可以查询而不是测量该流体的折射率，包括折射率优化器的粒子分析器的对应输入。因此，方法还可以包括以下步骤：通过查表确定折射率的值并且手动地将折射率的值输入到粒子分析器。

方法还可以包括：基于折射率调节束成形光学组件，以提供进入所述流动室的所述电磁辐射的优化束形状和/或束位置。

方法还可以包括：调节激光器、光学收集系统、检测器或其任何组合的位置。

在一个方面，提供了一种用于最大化光学粒子计数器的信号输出的方法，包括以下步骤：i)提供光学粒子计数器，该光学粒子计数器包括：a)激光器，用于生成电磁辐射束；b)流动室，用于使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；c)光学收集系统，用于收集来自观察区域的散射或发射的电磁辐射并将其引导到检测器上；ii)测量流动室中的流体的折射率；iii)调节激光器、光学收集系统、检测器或其任意组合的位置，以优化进入流动室的电磁辐射的焦深，从而增加到达检测器的电磁辐射的量，并使光学粒子计数器的信号输出最大化。

不希望受任何特定理论的约束，本文中可能讨论了与本文所公开的装置和方法有关的基本原理的看法或理解。应当认识到，不管任何机理解释或假设的最终正确性如何，本发明的实施方式仍然可以是有效的和有用的。

附图说明

图1示出了集成的折射率优化器和光学粒子计数器。

图2为粒子计数器的俯视图，其中，流动方向垂直于所观察的平面。

图3比较了在硫酸中通过光学粒子检测到的粒子。左栏表示使用被特别校准为检测高折射率(～1.6)的粒子计数器检测的粒子的数量，而右栏表示使用被校准为检测诸如水的低折射率流体(～1.3)中的粒子的粒子计数器分析相同流体。量值的差异反映了如果不考虑载体流体的折射率，则计数可能受到严重且显著的影响。

具体实施方式

通常，本文所用的术语和短语具有其本领域公认的含义，其可通过参考本领域技术人员已知的标准教科书、参考杂志和上下文来找到。提供以下定义来阐明它们在本发明上下文中的具体用途。

“折射率优化器”指代设置在光学粒子计数器中的系统或子系统，其允许基于由粒子计数器分析的载体流体的折射率来移动粒子计数器的光学器件的焦点。折射率优化器可以使用发动机、电子装置、其它移动系统、一系列发动机、电子装置、移动系统来调节光学系统(例如，光源、收集系统、检测器、束成形系统等)相对于彼此或相对于流动池的位置或角度。折射率优化器还可以调节束成形系统，或者光源改变流动池内的束形状、束强度或束目标。折射率优化器可以包括控制单元、一个或多个发动机、显示器、输入(例如，键盘或触摸屏或到诸如计算机或智能电话的另一装置的数据链路)、处理器和/或折射计。

“流动方向”指代当流体流动时平行于流体主体移动方向的轴线。对于流经笔直流动池的流体，流动方向平行于流体的主体所采取的路径。对于流过弯曲流动池的流体，流动方向可以被认为与流体的主体所采取的路径相切。

“光通信”指代以允许光或电磁辐射在部件之间传递的方式布置的部件。

“光学部件”在本文中被广泛地用于指代在生成、控制/引导和检测电磁辐射、特别是被引入到流体样本并且已经与包括悬浮在流体中的任何粒子的流体相互作用的电磁辐射中有用的部件。示例包括反射镜、透镜和滤光器。

“可操作地连接”在本文中被广泛地用于指代元件的配置，其中一个元件的动作或反应影响另一个元件，但是以保持各个元件的功能的方式。例如，术语可以包括彼此光通信并且不必物理接触的元件。例如，可操作地连接到诸如激光器的光源的折射率优化器可以包括影响光束输出的一个或多个特性但不直接控制激光器本身的元件，诸如反射镜、透镜、滤光器或其他光学部件。类似地，可操作地连接到检测器的折射率优化可以包括控制输出束以确保其被适当地引导到检测器。当然，可操作地连接还包括其中存在更直接的物理互连的方面，诸如包括定位器的折射率优化器，该定位器导致激光器、检测器和/或光学收集系统的部件的物理移动。

“定位器”广泛地用于指代本领域中以可靠且可重复的方式可靠地移动部件(包括移动到微米级)的任何已知装置。示例包括但不限于电动机、压电致动器、弹簧加载驱动器、测微计驱动定位台、测微计。本文提供的系统和方法与手动或自动控制的定位器兼容。只要折射率是已知的，用户或处理器就可以用于将光学部件定位在期望的位置。

“光源”指代能够将电磁辐射递送到样品的装置或装置部件。该术语不限于诸如可见光束的可见辐射，而是在广义上用于包括任何电磁辐射。光源可以具体实施为激光器或激光器阵列，诸如二极管激光器、二极管激光器阵列、二极管激光器泵浦的固体激光器、LED、LED阵列、气相激光器、固态激光器或其组合。除非另有说明，术语光学激光器可以被替换。

术语“电磁辐射”和“光”在本说明书中同义地使用，并且指代电场和磁场的波。对于本发明的方法有用的电磁辐射包括但不限于紫外光、可见光、红外光或这些光的任何组合，其具有约100纳米(nm)至约15微米(μm)之间的波长。

表述“检测粒子”广义指代感测、识别粒子的存在和/或表征粒子。在一些实施例中，检测粒子指代对粒子计数。在一些实施例中，检测粒子指代表征和/或测量粒子的物理特性，诸如直径、横截面维度、形状、尺寸、空气动力学尺寸或这些的任何组合。

“粒子”指代通常被认为是污染物的小物体。粒子可以是由摩擦作用产生的任何材料，例如，当两个表面机械接触并且存在机械运动时。粒子可以由材料的集合体组成，诸如灰尘、污垢、烟、灰、水、烟灰、金属、矿物或这些或其它材料或污染物的任意组合。“粒子”也可以指代生物粒子，例如病毒、孢子和包括细菌、真菌、古生菌、原生生物、其它单细胞微生物的微生物，特别是那些具有1-15μm量级大小的微生物。粒子可以指代吸收或散射光并由此可由光学粒子计数器检测的任何小物体。如本文所用的，“粒子”旨在排除载体流体的单独原子或分子，例如水分子、制程化学品分子、氧分子、氦原子、氮分子等。系统和方法能够检测、确定尺寸和/或计数包括尺寸大于10nm、20nm、30nm、50nm、100nm、500nm、1μm或更大、或10μm或更大的材料的集合体的粒子。具体的粒子包括具有选自20nm至50nm、50nm至50μm的尺寸、选自100nm至10μm的尺寸或选自500nm至5μm的尺寸的粒子。

术语“光学液体粒子计数器”和“粒子计数器”在本文中可互换使用，并且指代能够检测悬浮在液体中的粒子的系统、能够确定悬浮在液体中的粒子的尺寸的系统、能够对悬浮在液体中的粒子进行计数的系统、能够对悬浮在液体中的粒子进行分类的系统、或这些系统的任何组合。典型的光学液体粒子计数器包括几个部件，诸如用于生成电磁辐射束的源、用于将束引导到流体样品(例如流过流动池的液体或气体)流动的区域中的光学器件。典型的光学液体粒子计数器还包括：光电检测器，诸如二维光学检测器；收集光学器件，用于检测由通过束的粒子所遮蔽、散射或发射的电磁辐射；以及其它电子器件，用于处理和分析由光电检测器产生的电信号，包括电流-电压转换器和信号滤波和放大电子器件。光学粒子计数器还可以包括泵，用于产生将液体样品引入到存在电磁波束的检测区域的流。

“流体连通”指代两个或多个物体的布置，使得流体可被输送到一个物体、经过一个物体、通过一个物体或从一个物体输送到另一个物体。例如，在一些实施例中，如果在两个物体之间直接提供流体流动路径，则两个物体彼此流体连通。在一些实施例中，如果在两个物体之间间接提供流体流动路径，诸如通过在两个物体之间包括一个或多个其它物体或流动路径，则两个物体彼此流体连通。在一个实施例中，存在于流体中的两个物体不一定彼此流体连通，除非来自第一物体的流体被抽吸到、经过和/或通过第二物体，诸如沿着流动路径。

以下示例进一步例示本发明，但当然不应解释为以任何方式限制其范围。

示例1

该示例展示了一种光学粒子计数器，包括折射率优化器，该折射率优化器调节系统的各个方面(例如，部件定位、束特性)，以确保系统的焦点定位在公差内并且所生成的数据是准确的。在这些系统中，折射率优化器是有源设计元件，以确保电磁辐射被收集，然后从样品或流动池中的理想测量点聚焦或放大到检测器上。

流体折射率变化引起测量单元内的光学系统焦点的移位，这可能影响束形状和位置以及单元内的区域，光从该区域被收集并适当地聚焦在检测器上。这些变化可以单独地或组合地以若干方式影响粒子计数器的性能。

图1中提供了集成的折射率优化器和光学粒子计数器。如虚线指示，折射率优化器101可操作地连接到光源220、光学收集系统230、检测系统240、折射计102和/或束成形光学组件203中的一个或多个。液体粒子计数器100被设置为与液体导管150流体连通，使得具有粒子31的液体流过粒子计数器的流动室210。诸如激光器或发光二极管的光源220生成穿过流动室210的电磁辐射束221，使得当粒子在包括流动室中的特定流体的焦点的观察区域211处流动通过流动室210时，该束与粒子相互作用。透射、散射或发射的电磁辐射由收集系统230收集并被引导到检测器系统240上，该检测器系统240生成与穿过流动池的粒子或粒子的特性相对应的电信号。

折射率优化器可用于控制焦深231，使得来自收集系统230的透射光理想地聚焦在与检测器系统240的检测器元件相对应的平面上，从而进一步优化由流动的流体30中的粒子31散射或发射的电磁辐射的收集。通过本领域中的各种方式中的任一种来进行焦深的控制，包括通过调节一个或多个光学部件在x、y和z方向中的任一个或多个上的位置以及通过聚焦或收集透镜和这种透镜的曲率来进行。类似地，实际的检测器240可以移动，使得检测器检测平面的位置对应于焦深231。

图1提供了示出了遮蔽或消除液体粒子计数器的示意图。然而，本文所述的概念和实施例也可应用于其它类型的粒子计数器，包括散射光或发射光粒子计数器。图2示出了例如散射液体粒子计数器的配置，其中，检测系统偏离(例如偏离90°)来自光源220的电磁辐射221的路径。图2提供了液体粒子计数器的俯视图，并且流动方向与所观察的平面正交。考虑到这个观点，在图2中未示出设置在流动室210的上游或下游的流体监测系统。

如图1所示，折射率优化器101可以以多种不同的方式针对折射率的变化进行调节。例如，光源220、光学收集系统230和/或检测器240中的一个或多个可以包括发动机或相对于其他部件改变位置的其他装置，这允许当输入或检测到折射率的改变时由折射率优化器101调节系统的焦点。分析器可以离线或在线地调节各种部件的位置或方向，包括光学组件的一个或多个部件相对于流动池210的理想焦点(测量点)的X、Y或Z轴移位和/或围绕这些轴的旋转。折射率优化器101可操作地连接到光源220或光学部件(例如，束成形光学系统)203，并且折射率优化器101可以调节束形状、束强度或束位置。粒子计数器可以具有用于各种普通流体或折射率的不同的预校准位置。

折射率优化器101可以以多种方式随着载体流体的折射率的变化而更新。例如，折射率优化器可以包括处理器103，并且利用从检测器240或其他部件接收的数据来计算或估计流体的折射率。折射率优化器101可以具有输入和/或显示器，或者可操作地连接到粒子计数器系统100的输入和/或显示器，其中，用户可以输入流体的折射率或者流体的化学组合物和/或浓度，并且折射率优化器101随后使用查表或算法来确定折射率。折射计102(或类似装置)可以设置为与载体流体(或者经由导管150或流动室210)流体连通并且与折射率优化器101数据连通。折射计102可以例如实时地向折射率优化器101提供计算的或估计的折射率。折射计102还可以经由数据通信向折射率优化器101提供信号，该折射率优化器然后解释或计算流体的折射率。

另外，所述的系统和方法可以利用自动聚焦方法来调节载体流体的折射率的变化。通常，激光器用于生成电磁辐射束。沿着流体流动路径的粒子流过电磁辐射，流动流体本身的分子也一样。当散射光收集聚焦光学器件针对具有折射率的已知流体进行对齐时，均方根光斑尺寸以及粒子或分子的散射光的图像将聚焦在检测器上。由撞击激光器引起的流体的分子散射通过其自身产生流体内部的激光器的电磁辐射的图像，并且由系统检测器成像。该激光图像可以通过自动聚焦方法来分析。当应用多维阵列检测时，可以通过例如对比度检测自动聚焦(CDAF)或相位检测自动聚焦(PDAF)方法来实现自动聚焦。利用单个或离散检测，样本流体的变化改变折射率，这导致检测器上的图像的散焦和收集的入射功率的损失。这些自动聚焦方法和功率损耗可以是到折射率优化器的实时输出信息，用于通过光学透镜组件的移动来重新成形激光束和散射光收集，以便重新聚焦和最大化激光器的电磁辐射和粒子散射辐射两者的功率。

图3比较了在硫酸中通过光学粒子检测到的粒子。图的左侧表示使用被特别校准为检测高折射率(～1.6)的粒子计数器检测的粒子的数量，而右侧表示使用被校准用于检测诸如水的低折射率流体(～1.3)中的粒子的粒子计数器分析相同流体。图3示出了使用未被校准以考虑折射率的粒子计数器，在该示例中，由于较高的折射率而导致较低的可检测性。关于通过引用和改变引入内容的陈述

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本文描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的进行本发明的最佳模式。在阅读了前面的描述之后，这些优选实施例的变型对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。发明人期望技术人员适当地采用这种变型，并且发明人希望本发明以不同于本文具体描述的方式实践。因此，本发明包括适用法律所允许的所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。而且，本发明涵盖上述元件在其所有可能变型中的任何组合，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。

本申请中的所有参考文献，例如专利文献，包括发布或授权的专利或等同物；专利申请包括；和非专利文献或其它原材料的全部内容以引用的方式结合于此，如同以引用的方式单独结合，达到各个参考文献至少部分地与本申请中的公开内容不一致的程度(例如，除了参考文献的部分不一致的部分之外，部分不一致的参考文献以引用的方式结合)。

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当在本文中公开取代组时，应当理解该组的所有单独成员和所有子组都单独公开。当本文使用马库什(Markush)组或其它分组时，该组的所有单独成员和该组的所有可能的组合和子组合旨在单独地包括在本公开中。

除非另有陈述，否则本文描述或示例的每种配合或组分的组合可用于实践本发明。

无论何时在说明书中给出范围，例如温度范围、折射率范围或组合物或浓度范围，所有中间范围和子范围以及包括在所给范围中的所有单个值都旨在包括在本公开中。应当理解，本说明书中包括的范围或子范围中的任何子范围或单独值可以排除在本文的权利要求之外。

本说明书中提及的所有专利和公报都指示本发明所属领域的技术人员的水平。本文引用的参考文献的全部内容以引用的方式结合于此，以指示从其公开或申请日起的现有技术，并且预期的是如果需要，则可以在本文中采用该信息以排除现有技术中的具体实施例。例如，当要求保护物质组合物时，应当理解，在申请人的发明之前在本领域中已知和可用的化合物，包括在本文引用的参考文献中提供的能够公开的化合物，不旨在包括在本文要求保护的物质组合物中。

如本文所用的，“包括”与“包含”或“特征在于”同义并且是包括性的或开放式的，并且不排除其他的未列举的元素或方法步骤。如本文所用的，“由……构成”排除了权利要求元素中未指定的任元素、步骤或成分。如本文所用的，“基本上由……构成”不排除实质上不影响权利要求的基本和新颖特性的材料或步骤。在本文的各种情况下，术语“包括”、“基本上由……构成”和“由……构成”中的任一个可以用其它两个术语中的任一个来代替。本文例示性描述的本发明可以在缺少任何未在本文具体公开的一个或多个元素、一个或多个限制的情况下适当地实践。

本领域普通技术人员将理解，除了具体示例的那些之外，起始材料、生物材料、试剂、合成方法、纯化方法、分析方法、测定方法和生物方法可用于本发明的实践，而不用采取过度的实验。任何这种材料和方法的所有本领域已知的功能等同物都包括在本发明中。所采用的术语和表述被用作描述性的术语而非限制性的术语，并且在使用这种术语和表述时不旨在排除所示出和描述的特征或其部分的任何等同物，但是应当认识到，在所要求保护的本发明的范围内，各种修改是可能的。由此，应当理解，尽管本发明已经通过优选实施例和可选特征具体公开，但是本领域技术人员可以采取本文公开的概念的修改和变型，并且这种修改和变化被认为在如由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种光学粒子分析器，包括：

光源，用于生成电磁辐射束；

流动室，用于使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过所述电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；

光学收集系统，用于收集来自观察区域的所述散射或发射的电磁辐射并将其引导到检测器上；

折射率优化器，所述折射率优化器能够操作地连接到所述光源、所述光学收集系统或所述检测器中的一个或多个，以基于流动的所述流体的折射率来控制流动的粒子流体中的所述电磁辐射束的焦点，并且优化所述检测器对所述电磁辐射的所述收集。

2.根据权利要求1所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器包括光学地定位在所述光源与所述流动室之间的束成形光学组件；其中，所述折射率优化器调节所述电磁辐射在所述流动室中的束形状或束位置。

3.根据权利要求1或2所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器包括定位器和/或光学部件，所述定位器和/或光学部件能够操作地连接到所述光源以调节由所述光源生成的所述电磁辐射束的方向，其中，所述光源是激光器。

4.根据权利要求3所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器包括定位器，所述定位器移动所述激光器或移动所述光学部件，所述光学部件控制由所述激光器输出的所述电磁辐射束的方向和/或形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器能够操作地连接到所述光学收集系统并调节所述收集系统相对于所述流动室的焦深，以对应于所述检测器的位置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器包括定位器，所述定位器能够操作地连接到所述检测器，以调节所述检测器相对于所述流动室的位置。

7.根据权利要求1所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器包括定位器，用于调节所述光源、所述收集系统或所述检测器中的一个或多个在x轴、y轴或z轴中的一个或多个上的三维位置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器被配置为基于流体折射率来定位所述光源、所述光学收集系统或所述检测器中的一个或多个，以使得来自所述检测器的输出信号最大化。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学粒子分析器，其中，用户将所述折射率输入到所述光学粒子分析器或所述折射率优化器中。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的光学粒子分析器，还包括折射计，所述折射计能够操作地连接到所述流动室和所述折射率优化器；

其中，所述折射计测量所述折射率并向所述折射率优化器提供所述折射率。

11.根据权利要求10所述的光学粒子分析器，还包括处理器，所述处理器能够操作地连接到所述折射计和所述折射率优化器；

其中，所述处理器被配置为：

基于测量的所述折射率来确定所述焦点；并且

向所述折射率优化器发送控制信号以控制所述电磁辐射束的方向、所述光学收集系统的光学参数或所述检测器的位置中的一个或多个，以优化所述检测器对所述电磁辐射的收集。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的光学粒子分析器，其中，所述折射率优化器被配置为提供对比度检测自动聚焦(CDAF)或相位检测自动聚焦(PDAF)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的光学粒子分析器，其中，流动的所述流体具有选自1.3到1.6的范围的折射率。

14.一种光学粒子分析器，包括：

激光器，用于生成电磁辐射束；

流动室，所述流动室被配置为在观察区域处使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过所述电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；

光学收集系统；

检测器，所述检测器与所述光学收集系统光学通信，其中，所述光学收集系统收集来自所述观察区域的所述散射或发射的电磁辐射并将其引导到所述检测器上；

束成形光学组件，所述束成形光学组件能够操作地连接到所述激光器，其中，所述束成形光学组件调节所述电磁辐射的束形状或束位置；

其中，所述束成形光学组件基于所述流体的折射率来调节所述束形状或所述束位置。

15.根据权利要求14所述的光学粒子分析器，还包括折射计，所述折射计能够操作地连接到所述流动室，用于确定所述流体的所述折射率；

处理器，所述处理器能够操作地连接到所述折射计和所述束成型光学组件，其中，所述处理器被配置为：

基于所述折射率确定最佳的束形状和/或束位置；并且

控制所述束成形光学组件以优化所述束形状和/或所述束位置。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的光学粒子计数器，其中，所述折射率优化器被配置为提供对比度检测自动聚焦(CDAF)或相位检测自动聚焦(PDAF)。

17.一种用于使光学粒子计数器的信号输出最大化的方法，包括以下步骤：

提供光学粒子分析器，所述光学粒子分析器包括：

激光器，用于生成电磁辐射束；

流动室，用于使包含粒子的流体沿着流动方向流动通过所述电磁辐射束，从而生成散射或发射的电磁辐射；

光学收集系统，用于收集来自观察区域的所述散射或发射的电磁辐射并将其引导到检测器上；

束成型光学组件，所述束成型光学组件能够操作地连接到所述激光器；

使流体流动通过所述流动室；

测量所述流动室中的所述流体的所述折射率；以及

调节以下各项中的至少一项：

所述束成形光学组件基于测量的所述折射率调节进入所述流动室的所述电磁辐射的束形状和/或束位置，或

基于测量的所述折射率调节所述激光器、所述光学收集系统、所述检测器或其任何组合的位置，以优化进入所述流动室和/或被赋予所述检测器的所述电磁辐射的焦深；

从而增加到达所述检测器的电磁辐射量，并使所述光学粒子计数器的所述信号输出最大化。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述折射率由能够操作地连接到所述流体的折射计自动测量。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述折射率是随时间变化的折射率。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述折射率通过将具有已知折射率的流体引入所述流动室而手动地确定。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：通过查表确定所述折射率的数值并且手动地将所述折射率的所述数值输入到所述光学粒子分析器。

22.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，还包括：将所述束成形光学组件调节成进入所述流动室的所述电磁辐射的束形状和/或束位置。

23.根据权利要求17至21中任一项所述的方法，还包括：调节所述激光器、所述光学收集系统、所述检测器或其任意组合的位置。

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