Claims (19)
1. Устройство для манипулирования, воздействия и наблюдения за маленькими частицами, в особенности биологическими частицами, включающее по меньшей мере один первый лазер (4), испускающий лучи в первом диапазоне длин волн, которые с помощью первого оптического приспособления (12, 13; 14, 15; 21) фокусируются с достаточной сходимостью, чтобы образовать в заданной области оптическую ловушку, а также носитель объекта (22) для размещения частиц, источник света (17) для освещения наблюдения, устройства для наблюдения и записи поведения частиц в носителе объекта и по меньшей мере один второй лазер (3), испускающий лучи во втором диапазоне длин волн, которые с помощью второго оптического приспособления (10, 11; 21) фокусируются с достаточной сходимостью, чтобы воздействовать на частицы в носителе объекта, отличающееся тем, что для каждого из лучей первого лазера (4) и второго лазера (3) оно снабжено собственной расширяющей оптикой (12, 13; 14, 15; 10, 11), выполненной с возможностью регулировки в трех измерениях, в особенности в трех ортогональных осевых направлениях (X, Y, Z), так, что оптические устройства (10, 11; 12 - 15; 21) для лазерных лучей в первом диапазоне длин волн, во втором диапазоне длин волн и для световых лучей освещения наблюдения соответственно позиционируются и фокусируются раздельно и независимо друг от друга, при этом лазерные лучи в первом диапазоне длин волн, лазерные лучи во втором диапазоне длин волн и световые лучи освещения наблюдения к началу манипулирования и наблюдения фокусируются на одной и той же объектной плоскости (плоскости X - Y) носителя объекта независимо от длины волны, причем на отдельные лучи можно влиять независимо от других лучей для того, чтобы обеспечить движение частиц в носителе объекта (22) и возможность их обработки целенаправленно в определенном месте в трех измерениях и при этом сохранить возможность фокусировки видимого света освещения наблюдения.1. A device for manipulating, influencing and observing small particles, in particular biological particles, comprising at least one first laser (4) emitting rays in the first wavelength range, which using the first optical device (12, 13; 14, 15; 21) are focused with sufficient convergence to form an optical trap in a given region, as well as an object carrier (22) for particle placement, a light source (17) for illuminating the observation, a device for observing and recording the behavior of particles in the carrier about object and at least one second laser (3) emitting rays in the second wavelength range, which using the second optical device (10, 11; 21) are focused with sufficient convergence to affect particles in the carrier of the object, characterized in that for each of the beams of the first laser (4) and the second laser (3) it is equipped with its own expanding optics (12, 13; 14, 15; 10, 11), made with the possibility of adjustment in three dimensions, especially in three orthogonal axial directions ( X, Y, Z), so that the optical devices (10, 11; 12-15; 21) for laser beams in the first wavelength range, in the second wavelength range and for light rays of illumination, observations are respectively positioned and focused separately and independently from each other, while laser beams in the first wavelength range, laser beams in the second wavelength range and light rays of illumination of the observation at the beginning of manipulation and observation are focused on the same object plane (X - Y plane) of the object carrier regardless of the wavelength, and individual rays can be influenced independently of other rays in order to ensure the movement of particles in the carrier of the object (22) and the possibility of processing them purposefully in a certain place in three dimensions, while maintaining the ability to focus the visible light of the observation light.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый лазер (4) выполнен в виде регулируемого в своем диапазоне длин волн лазера, преимущественно инфракрасного лазера, а второй лазер (3) выполнен в виде регулируемого в своем диапазоне длин волн ультрафиолетового лазера, преимущественно импульсного лазера. 2. The device according to claim 1, characterized in that the first laser (4) is made in the form of a laser adjustable in its wavelength range, mainly an infrared laser, and the second laser (3) is made in the form of a UV laser regulated in its wavelength range, mainly pulsed laser.
3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первый лазер (4) выполнен Nd-YAG-лазером, или Nd-YLF-лазером, или титан-сапфировым лазером, а второй лазер (3) выполнен азотным, или инфракрасным лазером с частотоумножителем, или лазером на красителе с накачкой. 3. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the first laser (4) is made by an Nd-YAG laser, or an Nd-YLF laser, or a titanium-sapphire laser, and the second laser (3) is made by nitrogen or infrared frequency multiplier laser, or pumped dye laser.
4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что первый и второй лазеры размещены на одной и той же стойке с возможностью независимого друг от друга позиционирования и юстировки. 4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that the first and second lasers are placed on the same stand with the possibility of independent positioning and alignment.
5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оно снабжено светоделителем (16), который делит луч первого лазера (4) и образует по меньшей мере первый и второй лучи в первом диапазоне длин волн, которые по меньшей мере частично проводятся раздельно и направляются на объект в носителе объекта (22). 5. The device according to claims 1 to 4, characterized in that it is equipped with a beam splitter (16), which divides the beam of the first laser (4) and forms at least the first and second rays in the first wavelength range, which are at least partially conducted separately and sent to the object in the carrier of the object (22).
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что светоделитель (16) выполнен поляризующим, образующим первый луч S-поляризованного света и второй луч P-поляризованного света и регулирующим фазовое положение между этими лучами, при этом процентное соотношение между интенсивностью лучей в первом диапазоне длин волн может регулироваться. 6. The device according to claim 5, characterized in that the beam splitter (16) is made polarizing, forming the first beam of S-polarized light and the second beam of P-polarized light and adjusting the phase position between these rays, with the percentage ratio between the intensity of the rays in the first The wavelength range can be adjusted.
7. Устройство по пп.1 - 6, отличающееся тем, что зеркала и светоделители (8, 9, 20), расположенные по ходу световых лучей, выполнены с возможностью вращения и наклона независимо от расширительной оптики. 7. The device according to claims 1 to 6, characterized in that the mirrors and beam splitters (8, 9, 20) located along the light rays are made to rotate and tilt regardless of the expansion optics.
8. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что объектив (21) и/или носитель объекта (22) выполнены с возможностью фокусировки луча освещения наблюдения вдоль оптической оси (направление Z) на объекте в объектоносителе, при этом носитель объекта (22) выполнен с возможностью перестановки в объектной плоскости (плоскости X - Y) для регулирования расположения в этой плоскости пункта наблюдения для луча освещения наблюдения. 8. The device according to paragraphs. 1 to 7, characterized in that the lens (21) and / or the carrier of the object (22) is configured to focus the observation beam along the optical axis (Z direction) on the object in the carrier, while the carrier of the object (22) is permissible in the object plane (X - Y plane) to control the location in this plane of the observation point for the observation beam.
9. Устройство по пп.1 - 8, отличающееся тем, что оно снабжено светоослабителями (18, 25), установленными по ходу лучей первого лазера (4) и второго лазера (3), посредством которых лучи в соответствующих диапазонах длин волн ступенчато или плавно ослабляются, прежде чем их направляют на объект в носителе объекта (22). 9. The device according to claims 1 to 8, characterized in that it is equipped with light attenuators (18, 25) installed along the rays of the first laser (4) and the second laser (3), through which the rays in the corresponding wavelength ranges are stepwise or smoothly weaken before they are sent to the object in the carrier of the object (22).
10. Устройство по пп.1 - 9, отличающееся тем, что лучи в первом и втором диапазонах длин волн посредством общего зеркала (7) направляются на объект в носителе объекта (22) через общий объектив (21). 10. The device according to claims 1 to 9, characterized in that the rays in the first and second wavelength ranges by means of a common mirror (7) are directed to the object in the carrier of the object (22) through a common lens (21).
11. Устройство по пп.1 - 10, отличающееся тем, что все лучи, вышедшие из лучеобразующих устройств и затем подвергнутые воздействиям, отклоненные и сфокусированные на объекте, лежат, по существу, в одной и той же первой плоскости, при этом носитель объекта (22) находится во второй плоскости (плоскости X - Y), перпендикулярной к первой плоскости, а зеркала и светоделители (7, 8, 9, 19, 20) для отклонения единичных лучей расположены также в плоскости, по существу, перпендикулярной первой плоскости. 11. The device according to claims 1 to 10, characterized in that all the rays emerging from the beam-forming devices and then subjected to impacts, deflected and focused on the object, lie essentially in the same first plane, while the carrier of the object ( 22) is located in a second plane (X - Y plane) perpendicular to the first plane, and mirrors and beam splitters (7, 8, 9, 19, 20) for deflecting single rays are also located in a plane essentially perpendicular to the first plane.
12. Способ манипулирования, воздействия и наблюдения за маленькими частицами, в особенности биологическими частицами, в котором объекты в носителе объекта (22) фиксируют в оптической ловушке посредством первого лазера (4), излучающего в диапазоне первых длин волн, и наблюдают объекты с помощью средств наблюдения и записи (1, 2, 23), и/или записывают поведение объектов и в котором используют по меньшей мере один второй лазер (3), излучающий во втором диапазоне длин волн, излучение которого фокусируется с достаточной сходимостью для воздействия на частицы в зоне носителя объекта (22), отличающийся тем, что для каждого луча из первого лазера (4) и из второго лазера (3) используют собственную расширительную оптику, которая может регулироваться в трех измерениях, в особенности в направлении трех ортогональных осей (X, Y, Z), так, что лучи в первом диапазоне длин волн, во втором диапазоне длин волн и лучи освещения наблюдения регулируются в объектной плоскости (плоскости X - Y) с помощью раздельных оптических приспособлений независимо друг от друга и фокусируются в осевом направлении (направлении Z), при этом упомянутые лучи к началу наблюдения и воздействия фокусируют в одной и той же объектной плоскости (плоскости X - Y) носителя объекта (22) независимо от их длин волн, причем отдельные лучи могут быть независимо друг от друга подвергнуты воздействию для облегчения движения частиц в носителе объекта (22) и возможности их обработки целенаправленно в определенном месте в трех измерениях и сохранения фокусировки видимого света освещения наблюдения. 12. A method for manipulating, influencing and observing small particles, in particular biological particles, in which objects in an object carrier (22) are fixed in an optical trap by means of a first laser (4) emitting in the range of the first wavelengths, and objects are observed by means of observations and recordings (1, 2, 23), and / or record the behavior of objects and in which at least one second laser (3) is used, emitting in the second wavelength range, the radiation of which is focused with sufficient convergence to affect h Particles in the area of the object carrier (22), characterized in that for each beam from the first laser (4) and from the second laser (3) they use their own expansion optics, which can be adjusted in three dimensions, especially in the direction of three orthogonal axes (X , Y, Z), so that the rays in the first wavelength range, in the second wavelength range and the observation light rays are regulated in the object plane (X - Y plane) using separate optical devices independently and are focused in the axial direction ( Z direction ), while the mentioned rays are focused at the beginning of observation and influence in the same object plane (X - Y plane) of the object carrier (22) irrespective of their wavelengths, and individual rays can be independently influenced to facilitate movement particles in the object carrier (22) and the possibility of their processing purposefully in a certain place in three dimensions and maintaining focusing of the visible light of the observation illumination.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что частицу, находящуюся в оптической ловушке первого лазера (4), перемещают путем передвижения по меньшей мере одного луча из первого диапазона длин волн в направлении X - Y и/или путем передвижения носителя объекта (22) в направлении X - Y в объектной плоскости, причем в первом случае перемещают только уловленную частицу, а во втором случае перемещают все частицы, за исключением уловленной частицы. 13. The method according to p. 12, characterized in that the particle located in the optical trap of the first laser (4) is moved by moving at least one beam from the first wavelength range in the X - Y direction and / or by moving the object’s carrier ( 22) in the X - Y direction in the object plane, and in the first case only the captured particle is moved, and in the second case, all particles are moved except for the captured particle.
14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что частицу, находящуюся в оптической ловушке первого лазера (4), перемещают путем изменения положения фокуса по меньшей мере одного луча из первого диапазона длин волн в направлении оси Z и/или путем передвижения объектива (21) и/или носителя объекта (22) в направлении оси Z, причем в первом случае уловленная частица перемещается из плоскости наблюдения, а во втором случае уловленная частица остается в плоскости наблюдения. 14. The method according to p. 12 or 13, characterized in that the particle located in the optical trap of the first laser (4) is moved by changing the focus position of at least one beam from the first wavelength range in the direction of the Z axis and / or by moving the lens (21) and / or the carrier of the object (22) in the direction of the Z axis, moreover, in the first case, the trapped particle moves from the observation plane, and in the second case, the trapped particle remains in the observation plane.
15. Способ по пп. 12 - 14, отличающийся тем, что при использовании по меньшей мере двух разделенных лучей в первом диапазоне длин волн осуществляют вращение частицы в оптической ловушке посредством того, что один луч оставляют неизменным, а второй луч приводят в движение в направлении X - Y, или первый луч оставляют неизменным, а второй луч приводят в движение в направлении Z, или по меньшей мере два луча приводят в движение в противоположных направлениях, или оба луча приводят в движение в направлении оси Z, но на разное расстояние, или осуществляют комбинацию вышеперечисленных движений. 15. The method according to PP. 12 to 14, characterized in that when using at least two separated rays in the first wavelength range, the particles rotate in an optical trap by leaving one beam unchanged and the second beam moving in the X - Y direction, or the first the beam is left unchanged, and the second beam is driven in the Z direction, or at least two rays are driven in opposite directions, or both rays are driven in the Z axis, but at different distances, or a combination of the above of the listed movements.
16. Способ по пп.12 - 15, отличающийся тем, что осуществляют воздействие на частицы лучом из второго диапазона длин волн в произвольно выбираемой плоскости X - Y носителя объекта (22), причем плоскость наблюдения может быть расположена в той же или в параллельной плоскости. 16. The method according to claims 12 to 15, characterized in that the particles are affected by a beam from the second wavelength range in an arbitrarily selected plane X - Y of the object carrier (22), and the observation plane can be located in the same or parallel plane .
17. Способ по пп.12 - 16, отличающийся тем, что для фиксации частиц в оптической ловушке используют лазерные лучи видимого или инфракрасного спектра, а для воздействия на частицы используют лучи ультрафиолетового лазера, в особенности импульсного ультрафиолетового лазера. 17. The method according to PP.12 - 16, characterized in that for fixing the particles in the optical trap using laser beams of the visible or infrared spectrum, and for exposure to particles using the rays of an ultraviolet laser, in particular a pulsed ultraviolet laser.
18. Способ по пп.12 - 17, отличающийся тем, что все лучи направляют на соответствующий объект в носителе объекта одновременно через один объектов (21). 18. The method according to PP.12-17, characterized in that all the rays are sent to the corresponding object in the carrier of the object simultaneously through one object (21).
19. Способ по пп.12 - 18, отличающийся тем, что для управления воздействием и/или наблюдением все лучи независимо друг от друга регулируют по интенсивности, включают или выключают. 19. The method according to PP.12 to 18, characterized in that to control the impact and / or observation of all the rays independently from each other, regulate the intensity, turn on or off.