CN113820788A - 一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法 - Google Patents

一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法。其特征是：将光纤光束输出端形成实心球形，使出射光束产生汇聚后再发散传播，对光纤输出的光束进行一次光路压缩，再在“适当距离”放置无芯光纤，让光束通过无芯光纤传播，使原本发散的光束再次汇聚，呈直线传播。所述方法中：光纤光束出射端通过制成球形结构之后与放置的无芯光纤形成一个无焦系统，因而能对光纤出射的光束进行压缩准直。本发明可用于使用光纤光路的流式细胞仪的激发光路或其他微型的荧光激发装置。

Description

一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法
(一)技术领域
本发明涉及的是一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法，可用于光纤光路的流式细胞仪或其他微型的荧光激发装置，属于流式细胞术荧光激发领域。
(二)背景技术
流式细胞术工作原理是在细胞分子水平上通过单克隆抗体对单个细胞或其他生物粒子进行多参数、快速的定量分析。它可以高速分析上万个细胞，并能同时从一个细胞中测得多个参数，具有速度快、精度高、准确性好的优点，是当代最先进的细胞定量分析技术之一。它在20世纪50年代首次被用于测量细胞体积，可在细胞随快速流动的流体直线通过观察孔时进行检测。在流式细胞仪中，溶液中的细胞以每秒10,000个细胞(或更多)的速度通过仪器的激光束，进而对细胞进行检测。如今的流式细胞仪具有更多的可检测荧光参数(从1或2至最多30个左右)，可同时测量同一个细胞上的所有这些参数。
传统的流式细胞仪采用空间光路，其对光路的空间性和稳定性要求高，需要对光路进行精密调节，并且光学元件受震动、温度、湿度等外界环境的干扰大。并且，这些空间光学元件的体积大，组装方式不够灵活。更为重要的是，传统的空间光路系统采用的是显微物镜作为收光介质，物镜的体积较大，这限制了物镜的使用数量和光路集成。
使用光纤来进行流式细胞仪的相关光束的传输和收集，能极大克服以上所提到的问题，使用光纤来进行激发光束的传输和照射时，光束会存在一定角度的发散，该发散角度随所使用的不同光纤的纤芯大小以及光纤本身的其他属性不同而不同，发散角的存在使得激发光束照射在待检测样品时，可能存在能量过小，背景杂散光较大等问题，因此需要对激发光进行压缩和整形。专利CN02112097.8公布了一种用于光纤准直器的微透镜，该专利能对光纤输出的光束进行一定准直，但其制作过程过于繁琐，以及制作方法过于复杂。专利CN201920731274.6公布了一种新型光纤准直器，该装置成本过高，且制作过程极为复杂。本专利所提出的通过放电或者先磨锥再放电，在光纤光束输出端制成小泡，再放置一个无芯光纤或是纯石英玻璃棒来实现光纤传输光束的线状输出整形的方法，不仅成本低廉，且易于实现。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供光纤端光场线状出射的整形方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法。光束通过光纤端出射时，会存在一个发散角，因此在使用光纤作为激发光源输出时，需要对光纤出射光束进行压缩、准直，使出射光束呈线状输出。如图1所示，针对光束输出光纤1，使用放电技术2，使得光束输出光纤1的输出端制成球形，制得带球形光束输出光纤3，带球形输出光纤3能对出射光束产生类似于凸透镜的汇聚效果，使得出射光束先汇聚再发散传播，再在距离该小泡前端的适当位置D放置无芯光纤4，无芯光纤4对发散的光束产生汇聚效果，使得该光束呈线状平行光束传输。该适当距离D大小为所产生球形的焦距与无芯光纤焦距以及无芯光纤半径的和。
如图2所示，对光纤输出光纤1进行磨锥5，制得锥形输出光纤6，再对锥形输出光纤6使用放电技术2，制得带椭球输出光纤7，带椭球输出光纤7会对输出光束产生类似与凸透镜的聚焦效果，再在距离带椭球输出光纤前端的适当位置F放置无芯光纤4，汇聚之后的光束，再次发散，通过无芯光纤的后产生汇聚，使得该光束呈线状平行光束传输。无芯光纤该适当距离F大小为所产生的椭球的焦距与无芯光纤焦距以及无芯光纤半径的和。
本发明的具有如下优势：使用放电或是磨锥再放电的技术以及放置无芯光纤或纯石英玻璃棒实现对出射光束的压缩准直，使出射光束呈线状出射，且该方法主要是对光纤出射端本身的微处理，其结构相当稳定，整个过程易于控制，可根据实际情况需要控制整个制作过程；该出射光束整形方法效果稳定，相对与其他使用准直器或其他方法来实现光纤出射光束的线状输出，成本非常低廉。
(四)附图说明
图1是仅使用放电技术实现光纤端光场线状出射的整形方法示意图。
图2是先磨锥再放电实现光纤端光场线状出射的整形方法示意图。
图3是使用大芯径光纤实现光纤端光场线状出射的整形仿真图，其中8为仿真空气匹配层。
图4是使用大芯径光纤实现光纤端光场线状出射的整形实验图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来进一步阐述本发明。
实施例：
本实施例采用放电技术实现光纤端光场线状出射的整形方法仿真，优选地，使用包层外径为250微米，纤芯为200微米的大数值孔径光纤来进行光束线状出射的仿真测试，模拟使用制成球形出射端的球半径为324.64微米，采用圆心角为22°的短弧作为光束出射边，所使用的无芯光纤半径为110微米，通过仿真计算得出此时的适当距离为730微米，如图3所示。出射光束通过光束出射光纤制成小泡型的出射面之后产生第一次汇聚，通过焦点之后，呈发散状继续传播，再通过无芯光之后产生第二次汇聚效过，实现了光场线状传输。
以上实施例为该发明专利的说明、补充与拓展，可知以上实施例并不用于限制与限定本发明专利。

Claims (3)

1.本发明提供的是一种用于流式细胞仪的光纤端光场线状出射的整形方法。其特征是：将光纤的光束出射端通过放电或研磨成锥形再放电，使光纤输出端形成球形，使得出射光束产生汇聚再发散传播，对光纤输出的光束进行光路压缩，再在“适当距离”放置无芯光纤，让光束通过无芯光纤传播，使原本发散的光束再次汇聚，呈直线传播，所述方法中：光纤光束出射端通过制成球形结构之后与放置的无芯光纤形成一个“无焦系统”，因而能对光纤出射的光束进行压缩准直。
2.根据权利要求1所述的光纤端光场线状出射的整形方法，其特征是：所使用的光纤是：普通单模、多模光纤，具有大数值孔径的光纤或其他特种光纤。
3.根据权利要求1所述的光纤端光场线状出射的整形方法，其特征是：所述的无芯光纤，是纯石英玻璃棒或具参杂其他物质的柱透镜。
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