光学读取器制造技术

在本文中的示例中公开了光学读取器。示例光学读取器包括：用以发射光束的光源；以及点图案生成器，用以接收该光束并且根据该光束生成二维点阵，要将该二维点阵朝向具有纳米结构的基板引导，要对该二维点阵进行感测来检测关注物质在基板上的存在或不存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学读取器
技术介绍
表面增强拉曼散射(SERS)可以被用在各种行业中来检测分析物的存在。例如，SERS可以被用在安保行业中来针对爆炸物进行检测和/或扫描(例如，在机场针对爆炸物和/或其他危险材料来对行李进行检测和/或扫描)。在另一示例中，SERS可以被用在食品行业来检测食品或饮品中的毒素或污染物。附图说明图1是根据本公开的教导所构建的用以从基板获得并行化读数的示例光学读取器的示意图示。图2是图1的示例光分析器的示例实现方式的框图。图3是可以在图1的示例光学读取器中被分析的示例基板的示意图示。图4是可以被设置在图3的示例基板上的示例纳米结构的示意图示。图5是可以使用图1的示例光学读取器在示例基板上生成的示例点阵的示意图示。图6图示了使用本文中所公开的示例所获得的示例测量结果。图7是可以被用来实现图1的示例点图案生成器的示例衍射幅度掩模。图8是表示可以在操作图1的示例光学读取器中实行的示例过程的示例流程图。图9是表示可以被执行以实现图1和/或图2的示例光分析器的示例机器可读指令的示例流程图。图10是表示可以被执行以实现图1和/或图2的示例光分析器的示例机器可读指令的示例流程图。图11是用以执行图9和图10的示例指令来实现图1的光学读取器和图1和/或图2的示例光分析器的示例处理器平台的框图。附图不是按比例的。在尽可能的情况下，遍及(一个或多个)附图和所附的书面描述将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。具体实施方式本文中所公开的示例提供了光学读取器和/或设备，其可以被用来通过在基板上生成点阵并且从其中收集光谱数据来检测(一种或多种)关注物质在基板上的存在。在一些示例中，(一种或多种)关注物质可能与爆炸物、毒素或危险物质在机场、制造设备、食品加工设施、药物制备工厂、医疗筛查过程等等处的存在相关联。在一些示例中，通过生成从基板反射的点阵并且收集来自基板上的相应位置的光谱数据，可以实时获得基板上的不同位置的并行读数。因此，使用本文中所公开的示例，可以基本上同时收集来自基板上的多个位置的数据，从而增加对基板进行分析的速率和/或减少用以进行对基板的透彻分析的时间量。这样的同时多位置数据收集可以增加检测到(一种或多种)关注物质的可能性和/或阻止(一种或多种)关注物质由于采样和/或分析上的时间延迟而进行分解或变得不可辨认。一些示例采用在基板的表面上生成激光点阵的拉曼光谱仪。使该点阵从基板反射到传感器(例如，二维(2D)传感器)。传感器(例如，经由被称为表面增强拉曼散射(SERS)的过程)收集光谱数据。在一些示例中，通过使单个光束(例如，激光束)传递穿过示例点图案生成器来生成激光点阵。点图案生成器可以被实现为全息点图案生成器(例如，全息板)、空间光调制器、数字微镜设备、金属全息掩模等等。在一些示例中，全息点图案生成器包含具有不同空间频率的衍射光栅的叠加(例如，非线性叠加)，这些衍射光栅将由光源(例如，激光器)所生成的单个光束转换成多个光束的叠加。在一些示例中，全息点图案生成器包括具有规律间隔(例如，特定周期性)的两个正交光栅。多个光束以不同角度朝物镜行进，该物镜将光束在不同位置处聚焦到基板。在一些示例中，为了将点阵聚焦(例如，紧密聚焦)在基板上，示例光学读取器包括示例致动器(例如，音圈致动器)，该示例致动器相对于基板来对物镜进行调节(例如，移动和/或弯曲)。在一些示例中，光学读取器经由致动器来调节物镜，以增加在传感器处所接收到的光的强度和/或使得在传感器处所接收到的光的强度能够满足阈值强度。在一些示例中，示例光学读取器使用反馈回路，该反馈回路将所接收到的光的强度与参考光强度进行比较并且基于该比较来经由致动器对物镜进行调节以增加强度。该示例反馈回路可以反复进行直到达到阈值强度为止。在一些示例中，在传感器处被收集之前，使经反射的点阵传递穿过射束分离器、进行滤光来减少激光并且被衍射光栅分离。在一些示例中，由衍射光栅导致的分散使得点阵中的每个点能够在传感器处被收集为光带或光列。在一些示例中，沿着光带的不同水平坐标与不同频率相对应。因此，针对点阵中的每个点获得了全光谱。在一些示例中，为了增加传感器的被利用的面积，同时阻止临近的光带进行叠覆或者成为过远的部分，将点阵相对于衍射光栅的角度(例如，取向角)选择为大约15度。然而，在其他示例中，点阵相对于衍射光栅的角度可以是用以获得期望结果的任何其他适合的角度(例如，14度、16度、17度、20度、25度等等)。在一些示例中，本文中所公开的示例光学读取器实行并行检测过程，该并行检测过程使得不同关注物质能够被沉积在单个基板上并且基本上同时地和/或实时地被检测。如本文中所使用的，短语“基本上同时地”指代在不同关注物质的检测之间可忽略的时间差(例如，短于2秒)。在一些这样的示例中，示例移液(pipetting)系统可以被用来将不同关注物质的阵列沉积到单个基板上以用于使用示例光学读取器进行检测。在一些示例中，为了检测不同关注物质，示例基板包括空间上变化的图案(例如，不同表面状态(topography))，其中例如基板的第一部分具有第一关注物质(例如，第一分析物)可以吸附于的第一纳米结构布置(例如，五聚体布置)，以及基板的第二部分具有第二关注物质(例如，第二分析物)可以吸附于的第二纳米结构布置(例如，三聚体布置)。然而，不同基板可以具有更多的纳米结构布置(例如，3个、4个、5个等等的纳米结构布置)或更少的纳米结构布置(例如，1个纳米结构布置)。在一些示例中，纳米结构是至少部分透明的。在一些示例中，纳米结构包括纳米颗粒沉积于其上的柱形物和/或圆锥结构。在一些示例中，纳米颗粒可以包括金和/或银和/或可以与关注物质(诸如分析物)发生反应、对关注物质(诸如分析物)做出响应、收集关注物质(诸如分析物)等等的任何其他元素或化学品。在一些示例中，在暴露于一种物质或化学品之后，纳米结构被拉到一起来形成具有可控几何结构的纳米颗粒组合体，以用于增强光谱分析。虽然上述示例提及了结合SERS光谱术来使用光学读取器，但是本文中所公开的示例光学读取器可以被用来实行其他类型的光谱术。例如，可以结合荧光光谱术和/或红外光谱术来使用示例光学读取器。在一些这样的示例中，(例如，如果不期望高光谱分辨率的话)可以利用棱镜来代替结合SERS光谱术所使用的衍射光栅。图1是根据本公开的教导所构建的用以分析示例基板102的示例光学读取器100的框图。该示例的示例光学读取器100可以实现拉曼光谱仪、荧光光谱仪、红外光谱仪，等等。在图示的示例中，为了激发可能已经暴露于关注物质(例如，分析物)的示例基板102，光学读取器100包括示例光源104。示例光源104可以被实现为激光二极管或者发射示例光束106(例如，由受激辐射发射(激光器)所做出的光放大)的其他激发源。在图示的示例中，将激光束106朝向示例射束分离器(例如，宽频带射束分离器)108或反射镜(例如，二向色反射镜)进行引导。然而，在光束106到达射束分离器108之前，使用第一示例透镜110对光束106进行准直，以及使用第一示例滤光器112对光束106进行滤光。第一透镜110可以由准直透镜来实现，以及第一滤光器112可以由激光清理滤光器来实现，该激光清理滤光器过滤来自光源104的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学读取器，包括：用以发射光束的光源；以及点图案生成器，用以接收所述光束并且根据所述光束来生成二维点阵，要将所述二维点阵朝向具有纳米结构的基板引导，要对所述二维点阵进行感测来检测关注物质在所述基板上的存在或不存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学读取器，包括：用以发射光束的光源；以及点图案生成器，用以接收所述光束并且根据所述光束来生成二维点阵，要将所述二维点阵朝向具有纳米结构的基板引导，要对所述二维点阵进行感测来检测关注物质在所述基板上的存在或不存在。2.根据权利要求1所述的光学读取器，其中所述点图案生成器是全息点图案生成器。3.根据权利要求2所述的光学读取器，其中所述全息点图案生成器包括用以生成所述点阵的衍射光栅的叠加。4.根据权利要求1所述的光学读取器，进一步包括：光分析器，用以访问与所述二维点阵中的相应点相关联的所测量的光谱数据，并且将所测量的光谱数据与参考光谱数据进行比较来检测所述关注物质的存在或不存在。5.根据权利要求1所述的光学读取器，其中所述关注物质是第一关注物质，要将所述二维点阵朝向具有纳米结构的基板引导，以使得第二关注物质在所述基板上的存在或不存在能够被检测到。6.根据权利要求5所述的光学读取器，进一步包括光分析器，用以访问与所述二维点阵中的相应点相关联的所测量的光谱数据，并且将所测量的光谱数据与参考光谱数据进行比较来检测所述第一关注物质和所述第二关注物质之一的存在或不存在。7.根据权利要求1所述的光学读取器，进一步包括衍射光栅，用以接收来自所述基板的经反射的光阵列，所述经反射的光阵列相对于所述衍射光栅的角度为大约十五度，以使得在传感器处所接收到的并且与所述经反射的光阵列相关联的光带能够具有阈值间隔。8.根据权利要求1所述的光学读取器，进一步包括致动器，用以调节透镜相对于所述基板的位置以使得所述二维点阵能够具有阈值强度。9.根据权利要求1所述的光学读取器，进一步包括光分析器，用以访问所述二维点阵的所测量的光强度值，并且将所测量的光强度值与参考光强度值进行比较来确定所测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·桑托里，J·W·斯塔西亚克，F·埃塔，A·罗加奇，M·亚马卡瓦，K·沃德，
申请(专利权)人：惠普发展公司，有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US