本实用新型专利技术涉及微纳颗粒分离的技术领域，具体为一种微纳颗粒的粒径分选装置，包括：样品台、高斯光束发射模块、整形组件、偏振调节组件、光斑处理组件和光引导件，所述整形组件用于对所述高斯光束整形为椭圆形高斯光束，所述偏振调节组件用于调节所述椭圆形高斯光束的偏振方向，所述光斑处理组件用于将经过所述整形组件和所述偏振调节组件处理的所述椭圆形高斯光束聚焦至微米量级。本实用新型专利技术结构简单，使用新的颗粒分选机制，通过偏振调节组件改变椭圆形高斯光束的偏振方向，以及通过光斑处理组件将椭圆形高斯光束聚焦至微米量级，即可实现不同粒径的微纳颗粒的高精度分离，操作简单，具有可观的应用前景。具有可观的应用前景。具有可观的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种微纳颗粒的粒径分选装置
[0001]本技术涉及微纳颗粒分离的
，更具体地，涉及一种微纳颗粒的粒径分选装置。
技术介绍
[0002]微纳物质如细胞、磁珠、硅球、聚苯乙烯颗粒等广泛应用于生物医药、物理化学领域作为载体或靶向目标，而然它们在大规模生产过程中通常包含不同形状和大小的分散混合物，需要进行后期粒径分选和分离处理。目前实现微米级甚至纳米级颗粒或细胞等微小物质的粒径分选方法主要有机械振动法、密度梯度离心法、透析法和磁分选法等，这些分离方式通常利用不同类型颗粒在尺寸、密度、电极化率和流体动力学特性等方面的特征实现分离。
[0003]机械振动法是利用不同规格的筛网实现粒径筛选，申请号为201710183939.X 的专利公开了一种机械振动法实现荧光粉粒径分选方法，所述荧光粉粒径分选装置包括在竖直方向上相连的至少两级筛网，筛网的网面平行设置并连接有使筛网振动的振动机构，由上至下筛网的网孔孔径逐级减小。粒径范围较大的荧光粉在筛网的振动作用下，被逐级筛网筛分，从而将荧光粉按照粒径区分开来，最小能分选出的粒径范围为0.1～100μm。这种方法需要提前设计好筛网，一旦筛网固定就无法灵活调节需要分离的颗粒大小，且分离精度较低，分选出来的颗粒粒径相差较大。另一方面，密度梯度离心法是利用不同颗粒之间的沉降系数差，在离心力作用下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形成区带，但是需要预先制备介质梯度，介质的最大密度要小于所有样品颗粒的密度，且分离过程繁琐，成本高；透析法是利用不同规模透析膜实现粒径分选，但是受透析膜规格限制，其通常只能分选出粒径小的颗粒，对于微米级颗粒分选困难，此外透析膜价格昂贵，分选效率低，导致其应用受限。
[0004]光镊技术由于具有非接触、无损伤、操作精度高等优点近年来引起研究者广泛的研究兴趣并应用于生物化学、医药医学等领域实现微纳物质的捕获和操控，目前已经报道利用光力实现了微纳物质的粒径分选。2012年，MacDonald等人从理论和实验两方面研究了粒子通过全息光阱阵列的运动(Journal of Optics, 2012,14(12):125501.)，他们选择适当的阱间分离，可以在正交方向上创建光学势通道，对于混合了两种不同粒径的悬浮粒子，可以在两个正交通道中对粒子进行分选，但该方案需要设计三维光学晶格，结构复杂，成本高。
技术实现思路
[0005]本技术旨在解决上述现有技术中的至少一种缺陷(不足)，提出了应用新的微纳颗粒分选机制的微纳颗粒的粒径分选装置，操作简单，无需预先制作特殊的分离液或辅助结构即可实现高精度的粒径分选。
[0006]本技术采取的技术方案包括：
[0007]一种微纳颗粒的粒径分选装置，用于分离不同粒径的微纳颗粒，待分离的微纳颗粒可自由运动，悬浮于液体中并部分露出所述液体的表面，所述装置包括：样品台，设有用于放置待分离的微纳颗粒的液体；高斯光束发射模块，用于出射高斯光束；整形组件，用于对所述高斯光束整形为椭圆形高斯光束；偏振调节组件，用于调节所述椭圆形高斯光束的偏振方向；光斑处理组件，用于将经过所述整形组件和所述偏振调节组件处理的所述椭圆形高斯光束聚焦至微米量级；光引导件，用于引导聚焦后的所述椭圆形高斯光束，斜入射在所述样品台的液体的表面形成椭圆形光斑，照射于所述微纳颗粒。
[0008]进一步，所述整形组件为柱透镜；所述柱透镜的焦距为10～50cm。
[0009]进一步，所述偏振调节组件为半波片。
[0010]进一步，所述光斑处理组件包括扩束透镜组和聚焦透镜；所述扩束透镜组用于对所述高斯光束进行扩束准直；所述聚焦透镜用于对经过所述扩束透镜组处理的所述高斯光束进行聚焦。
[0011]进一步，所述扩束透镜组包括第一凸透镜和第二凸透镜；第一凸透镜在所述高斯光束的光轴上位置在所述第二凸透镜之前；所述第一凸透镜和所述第二凸透镜共焦。
[0012]进一步，所述第二凸透镜的焦距为第一凸透镜的焦距的3～10倍。
[0013]进一步，所述聚焦透镜为第三凸透镜；所述第三凸透镜的焦距与第二凸透镜的焦距相同，均为10cm～50cm。
[0014]进一步，所述第三凸透镜到所述光引导件的距离d1与所述光引导件到所述样品台的液体的表面的距离d2之和等于所述聚焦透镜的焦距d3。
[0015]进一步，所述高斯光束发射模块的偏振消光比大于或等于20dB，输出光功率为0～5W；所述高斯光束为p偏振光，波长在400nm～700nm之间。
[0016]进一步，还包括成像模块，用于将所述样品台中的微纳颗粒和/或所述微纳颗粒的运动过程形成影像。
[0017]与现有技术相比，本技术结构简单，使用新的颗粒分选机制，通过偏振调节组件改变椭圆形高斯光束的偏振方向，以及通过光斑处理组件将椭圆形高斯光束聚焦至微米量级，即可实现不同粒径的微纳颗粒分离，具有高精度和操作简单的优点。
附图说明
[0018]图1为本技术实施例1的微纳颗粒的粒径分选装置的结构示意图。
[0019]图2为本技术实施例1的分选机制的原理图。
[0020]图3为本技术实施例1的不同线偏振角度和入射角度下侧向光力的变化图。
[0021]图4为本技术实施例1的成像模块的影像图。
[0022]标号说明：高斯光束发射模块1；柱透镜2；半波片3；第一凸透镜4；第二凸透镜5；第三凸透镜6；光引导件7；LED 8；样品台9；微纳颗粒10；物镜 11；分色镜12；滤波片13；第四凸透镜14；CCD 15；计算机16。
具体实施方式
[0023]本技术附图仅用于示例性说明，不能理解为对本技术的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本
领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0024]实施例1
[0025]如图1所示，本实施例提供的一种微纳颗粒的粒径分选装置，用于实现利用新的分选机制实现不同粒径的微纳颗粒，待分离的微纳颗粒可自由运动，悬浮于液体中并部分露出液体的表面，装置包括：样品台9，设有用于放置待分离的微纳颗粒的液体；高斯光束发射模块1，用于出射高斯光束；整形组件，用于对高斯光束整形为椭圆形高斯光束；偏振调节组件，用于调节椭圆形高斯光束的偏振方向；光斑处理组件，用于将经过整形组件和偏振调节组件处理的椭圆形高斯光束聚焦至微米量级；光引导件，用于引导聚焦后的椭圆形高斯光束，斜入射在样品台9的液体的表面形成椭圆形光斑，照射于微纳颗粒。光斑处理组件包括扩束透镜组和聚焦透镜；扩束透镜组用于对高斯光束进行扩束准直；聚焦透镜用于对经过扩束透镜组处理的高斯光束进行聚焦。
[0026]在本实施例中，整形组件为柱透镜2，偏振调节组件为半波片3，扩束透镜组包括第一凸透镜4和第二凸透镜5，聚焦透镜为第三凸透镜6。
[0027]具体地，为了将椭圆形高斯光束聚焦至微米量级，本实施例提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微纳颗粒的粒径分选装置，用于分离不同粒径的微纳颗粒，其特征在于，待分离的微纳颗粒可自由运动，悬浮于液体中并部分露出所述液体的表面，所述装置包括：样品台，设有用于放置待分离的微纳颗粒的液体；高斯光束发射模块，用于出射高斯光束；整形组件，用于对所述高斯光束整形为椭圆形高斯光束；偏振调节组件，用于调节所述椭圆形高斯光束的偏振方向；光斑处理组件，用于将经过所述整形组件和所述偏振调节组件处理的所述椭圆形高斯光束聚焦至微米量级；光引导件，用于引导聚焦后的所述椭圆形高斯光束，斜入射在所述样品台的液体的表面形成椭圆形光斑，照射于所述微纳颗粒。2.根据权利要求1所述的一种微纳颗粒的粒径分选装置，其特征在于，所述整形组件为柱透镜；所述柱透镜的焦距为10～50cm。3.根据权利要求1所述的一种微纳颗粒的粒径分选装置，其特征在于，所述偏振调节组件为半波片。4.根据权利要求1所述的一种微纳颗粒的粒径分选装置，其特征在于，所述光斑处理组件包括扩束透镜组和聚焦透镜；所述扩束透镜组用于对所述高斯光束进行扩束准直；所述聚焦透镜用于对经过所述扩束透镜组处理的所述高斯光束进行聚焦。5.根据权利要求4所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：余健辉，张宇，朱文国，钟永春，唐洁媛，陈伟栋，赖智聪，张旺，林子祺，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：新型
国别省市：
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