本发明专利技术公开了一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的装置。玻璃基底上有上盖玻片，玻璃基底中心有长方体毛细管微腔；长方体毛细管微腔里的下侧处放置一层较高折射率的平板玻璃和较低折射率的薄基板，平板玻璃和薄基板相紧贴；利用微腔限制了微粒的运动范围和光阱中心，实现便捷有效的不断可重复快速捕获微粒，同时通过两束反向传输的激光对称照射平底玻璃产生全反射，得到相干的倏逝场驻波，增强了全反射的倏逝场热效应，进行可重复捕获微球。本发明专利技术能实现可重复快速捕获微粒，利用双光束全反射建立倏逝场驻波，增强了全反射的倏逝场热效应，提高了可重复捕获微粒的效率，并隔绝了外界污染和影响。
【技术实现步骤摘要】
一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置
本专利技术涉及微纳米粒子光阱悬浮领域的一种片上集成式装置，尤其是一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置。
技术介绍
在光悬浮领域，待捕获的微粒通常会黏附在存储基板表面，因此在空气和真空环境中，需要先让微粒从基板表面脱离，进入光场后才能完成捕获。目前的起抛方案有三种，前两种是采用机械高频振动压电陶瓷的方式将微球脱离载体表面和使用超声雾化起抛微球。这两种方案的缺点是需要在抛洒大量的微球在自由空间，无法控制微球准确落入到光阱捕获区域，微球捕获的效率低，并且需要不断的补充微球，造成大量微球的浪费，多余的微球还会污染真空腔内部。还有近年来提出的用脉冲激光加热基板使微球脱离表面。但由于脉冲激光的能量高，脉冲宽度短，会造成微球短时间内吸收大量的热而膨胀，微球极易被破坏。因此光悬浮测量领域急需可重复、高准确度且无损的起支方法。基于传统自由空间光路的光阱系统体积较大、而且空间光路系统复杂，稳定性较差，而且作为核心敏感单元的传感微粒只占据微米尺寸的区域，腔体内仍存在大量的冗余空间。现有的重复捕获微球的方式是利用脉冲激光使目标微球重复悬浮。但是由于脉冲光照射基板过程中目标微球也同样吸收极高的热量，导致目标微球的结构极易被损坏。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置。可实现可重复、无损、高稳定性的微型化光阱悬浮装置。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术包括玻璃基底和上盖玻片，玻璃基底上面设有上盖玻片，玻璃基底中心开设有长方体毛细管微腔；长方体毛细管微腔里的下侧处放置一层较高折射率的平板玻璃和较低折射率的薄基板，平板玻璃和薄基板相紧贴，靠近平板玻璃的玻璃基底底部的两侧开设有向下倾斜的第三光纤固定端口和第四光纤固定端口，第三光纤固定端口和第四光纤固定端口不平行相互成夹角布置，第三光纤固定端口和第四光纤固定端口均连通到长方体毛细管微腔且被平板玻璃和薄基板覆盖；长方体毛细管微腔上侧部对称两侧的玻璃基底两侧壁开设有第三光纤固定端口和第四光纤固定端口，第三光纤固定端口和第四光纤固定端口同轴布置，第三光纤固定端口和第四光纤固定端口均连通到长方体毛细管微腔。所述的长方体毛细管微腔内放置一个或多个微球，微球贴于薄基板。第一光纤和第二光纤分别连接到第一光纤固定端口和第二光纤固定端口，由第一光纤和第二光纤入射同轴的两束光束，通过第一光纤固定端口和第二光纤固定端口同轴入射到长方体毛细管微腔中对准形成光阱。第三光纤和第四光纤分别连接到第三光纤固定端口和第四光纤固定端口，由第三光纤和第四光纤各自入射一束光束，通过第三光纤固定端口和第四光纤固定端口入射到平板玻璃和薄基板交界处均发生全反射，产生倏逝波透射到薄基板，然后再分别从第四光纤固定端口和第三光纤固定端口出射；通过第三光纤和第四光纤的光束照射，调节控制紧贴于薄基板上的微球脱离薄基板的粘附，而移动到长方体毛细管微腔的光阱处。所述的上盖玻片封盖长方体毛细管微腔、第一光纤固定端口、第二光纤固定端口、第三光纤固定端口和第四光纤固定端口，玻璃基底和上盖玻片贴合实现长方体毛细管微腔的密封。所述的玻璃基底和上盖玻片上刻有指示中心位置的标示线，调整玻璃基底和上盖玻片的中心位置的标识线使两者重合并用UV胶进行密封。所述的玻璃基底选用硅或二氧化硅材料。所述的玻璃基底和上盖玻片均为圆片式结构。所述的长方体毛细管微腔采用直径为6-9微米的二氧化硅毛细管，孔径尺寸大于微球直径。所述的微球为金属材料、有机材料或介电材料。所述的薄基板厚度不大于倏逝波穿透深度。本专利技术利用微腔限制了微粒的运动范围和光阱中心，实现便捷有效的不断可重复快速捕获微粒，同时通过两束反向传输的激光对称照射平底玻璃产生全反射，得到相干的倏逝场驻波，增强了全反射的倏逝场热效应，大大提高了可重复捕获微粒的效率。本专利技术的有益效果：本专利技术利用圆片式的设计限制了微粒的运动范围和光阱中心，通过两束反向传输的激光对称照射平底玻璃产生全反射，得到相干的倏逝场驻波，增强了全反射的倏逝场效应，避免了沿着界面方向辐射压力对捕获带来的影响，实现更稳定的捕获，提高了捕获微粒的效率。同时本专利技术全封闭式圆片式的结构设计又隔绝了外界污染和影响，基于光纤光路的光阱系统结构紧凑、成本较低。附图说明图1是本专利技术光阱装置的结构示意图。图2是本专利技术装置的圆片式玻璃基板和上盖玻片结构示意图。图3是第一光纤和第二光纤同时对向入射时，形成光阱捕获区域。图4是第三光纤和第四光纤的激光入射后，微球从A位置到B位置示意图。图5是微球进入光阱捕获区域后实现稳定悬浮的结构示意图。图中：玻璃基底1，上盖玻片2，四个光纤固定端口3.1、3.2、7.1、7.2，长方体毛细管微腔4，薄基板5，平板玻璃6，微球8。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术的技术方案作进一步的描述如图2所示，具体实施的光阱传感基片包括玻璃基底1和上盖玻片2，玻璃基底1上面设有上盖玻片2，玻璃基底1中心开设有长方体毛细管微腔4；长方体毛细管微腔4上侧的玻璃基底1开设有第一光纤固定端口3.1和第二光纤固定端口3.2，长方体毛细管微腔4下侧的玻璃基底1开设有第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2；如图2所示，长方体毛细管微腔4里的下侧处放置一层较高折射率的平板玻璃6和较低折射率的薄基板5，薄基板5相比平板玻璃6更靠近长方体毛细管微腔4中心，平板玻璃6和薄基板5相紧贴，平板玻璃6紧贴长方体毛细管微腔4内侧面，靠近平板玻璃6的玻璃基底1底部的两侧开设有向下倾斜的第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2，第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2不平行相互成夹角布置，第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2均连通到长方体毛细管微腔4且被平板玻璃6和薄基板5覆盖；长方体毛细管微腔4上侧部对称两侧的玻璃基底1两侧壁开设有第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2，第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2同轴布置，第三光纤固定端口7.1和第四光纤固定端口7.2均连通到长方体毛细管微腔4，不被平板玻璃6和薄基板5覆盖。具体实施中，长方体毛细管微腔4内放置一个或多个微球8，微球8贴于薄基板5或者位于第一光纤固定端口3.1和第二光纤固定端口3.2之间的长方体毛细管微腔4中央光阱位置。薄基板5上通过粘附力固定上一个或多个微球。如图5所示，第一光纤和第二光纤分别连接到第一光纤固定端口3.1和第二光纤固定端口3.2，由第一光纤和第二光纤入射同轴的两束光束，通过第一光纤固定端口3.1和第二光纤固定端口3.2同轴入射到长方体毛细管微腔4中对准形成光阱。光阱会对靠近的微球进行捕获，若微球较远离光阱，则光阱无法微球进行捕获，需要第三光纤/第四光纤入射光束控制使得微球靠近光阱再捕获。第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置，其特征在于：/n包括玻璃基底(1)和上盖玻片(2)，玻璃基底(1)上面设有上盖玻片(2)，玻璃基底(1)中心开设有长方体毛细管微腔(4)；长方体毛细管微腔(4)里的下侧处放置一层较高折射率的平板玻璃(6)和较低折射率的薄基板(5)，平板玻璃(6)和薄基板(5)相紧贴，靠近平板玻璃(6)的玻璃基底(1)底部的两侧开设有向下倾斜的第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)不平行相互成夹角布置，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)均连通到长方体毛细管微腔(4)且被平板玻璃(6)和薄基板(5)覆盖；长方体毛细管微腔(4)上侧部对称两侧的玻璃基底(1)两侧壁开设有第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)同轴布置，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)均连通到长方体毛细管微腔(4)。/n
【技术特征摘要】
1.一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置，其特征在于：
包括玻璃基底(1)和上盖玻片(2)，玻璃基底(1)上面设有上盖玻片(2)，玻璃基底(1)中心开设有长方体毛细管微腔(4)；长方体毛细管微腔(4)里的下侧处放置一层较高折射率的平板玻璃(6)和较低折射率的薄基板(5)，平板玻璃(6)和薄基板(5)相紧贴，靠近平板玻璃(6)的玻璃基底(1)底部的两侧开设有向下倾斜的第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)不平行相互成夹角布置，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)均连通到长方体毛细管微腔(4)且被平板玻璃(6)和薄基板(5)覆盖；长方体毛细管微腔(4)上侧部对称两侧的玻璃基底(1)两侧壁开设有第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)同轴布置，第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2)均连通到长方体毛细管微腔(4)。
2.根据权利要求1所述的一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置，其特征在于：所述的长方体毛细管微腔(4)内放置一个或多个微球(8)，微球(8)贴于薄基板(5)。
3.根据权利要求1所述的一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置，其特征在于：第一光纤和第二光纤分别连接到第一光纤固定端口(3.1)和第二光纤固定端口(3.2)，由第一光纤和第二光纤入射同轴的两束光束，通过第一光纤固定端口(3.1)和第二光纤固定端口(3.2)同轴入射到长方体毛细管微腔(4)中对准形成光阱。
4.根据权利要求1所述的一种全封闭式圆片式倏逝波重复捕获微球的光阱装置，其特征在于：第三光纤和第四光纤分别连接到第三光纤固定端口(7.1)和第四光纤固定端口(7.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈杏藩，苏晶晶，李楠，胡慧珠，
申请(专利权)人：浙江大学，之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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