一种荧光收集镜头及荧光收集系统技术方案

本发明专利技术涉及一种荧光收集镜头及荧光收集系统，荧光收集镜头包括共轴且依次间隔布置的平凸透镜、弯月透镜、双凸透镜、第一双胶合透镜和第二双胶合透镜，平凸透镜一侧的平面为光入射表面，弯月透镜一侧的凹面为光入射面，双凸透镜中曲率半径大的表面为光入射面，第一双胶合透镜的正透镜的外表面为光入射面，第一双胶合透镜的负透镜的外表面为光出射面，第二双胶合透镜的负透镜的外表面为光入射面，第二双胶合透镜的正透镜的外表面为光出射面。本发明专利技术实现了大数值孔径要求；满足不小于360μm物方视场范围要求；大于10

【技术实现步骤摘要】
一种荧光收集镜头及荧光收集系统


[0001]本专利技术涉及体外诊断器械领域，具体涉及一种荧光收集镜头及荧光收集系统。

技术介绍

[0002]在流式细胞仪中，细胞以每秒10000个细胞(或更多)的速度通过仪器并进行检测，可以为细胞生物学提供广泛的统计学功能。细胞通过仪器的激光束可产生特异性荧光信号，然后通过收集镜头收集，进一步通过分光模块将多色荧光信号拆解到对应通道接收。荧光收集镜头的数值孔径(Numerical aperture，即NA)越大意味着收集光的能力越强，对于仪器性能来说，荧光信号越强，探测性能也就越好，灵敏度也就越高。因此大数值孔径的荧光收集镜头对流式细胞仪很重要。
[0003]为了满足科研及部分临床用户多维度、多指标的检测要求，应运而生的是多激光流式细胞仪，主流厂商制造的流式细胞仪早已不仅搭载1只激光器、2只激光，市面最多可见搭载7只激光的流式细胞仪，波长可以是320nm、355nm、405nm、488nm、561nm、638nm、808nm。因此，也对荧光收集镜头提出了更高要求。除了要求大数值孔径的技术指标外，还要求有以下关键性指标：一是对物方视场要求，7只激光的激光束通常是沿着流动池样本流方向等间隔排列，而要实现对最多7只的激光器激发产生的荧光的收集，考虑的激光束本身大小及检测颗粒不能骑跨两束激光的要求激光在空间分布，在空间中隔了一定间隔，一个颗粒只能被一束激光激发，，间隔应最少60μm，因此要求物方视场最少是360μm以上；二是对横向放大率要求，粒子产生的荧光信号通过镜头成像，需要再次引导到多个分光模块才能最终实现进一步拆解。使用光纤作为介质是较为普遍的一种方式，通常200～400μm芯径的多模石英光纤是首选，芯包层固有结构尺寸加上光纤接头加工考虑，光纤间距至少在0.8mm以上，因此对应的横向放大率一般要求在10
×
以上(成倒像时，横向放大率应小于
‑
10
×
)；三是消像差要求：荧光收集镜头收集500～800nm范围的轴上及轴外视场荧光信号，那么就要考虑各视场弥散斑大小。弥散斑指标要求越小越好，最好小于100μm；另外设计上还要考虑像方数值孔径的小于光纤数值孔径，以保证光纤良好的耦合效率。
[0004]现有还未有满足上述关键性指标的荧光收集镜头。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述技术问题的一种或几种，提供了一种荧光收集镜头以及荧光收集系统。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种荧光收集镜头，包括共轴且依次间隔布置的平凸透镜、弯月透镜、双凸透镜、第一双胶合透镜和第二双胶合透镜，所述平凸透镜一侧的平面为光入射表面，所述弯月透镜一侧的凹面为光入射面，所述双凸透镜中曲率半径大的表面为光入射面，所述第一双胶合透镜的正透镜的外表面为光入射面，所述第一双胶合透镜的负透镜的外表面为光出射面，所述第二双胶合透镜的负透镜的外表面为光入射面，所述第二双胶合透镜的正透镜的外表面为光出射面。
[0007]本专利技术的有益效果是：本专利技术的荧光收集镜头，采用一个平凸透镜，一个弯月透镜，一个双凸透镜以及两个双胶合透镜进行组合，实现了大数值孔径要求；满足了不小于360μm物方视场范围要求；大于10
×
(成正立像时)或者小于
‑
10
×
(成倒像时)横向放大率的要求；500～800nm光谱范围的色差矫正要求；像方数值孔径匹配光纤数值孔径的要求等。以上要求能够很好地满足多激光流式细胞仪对荧光收集镜头的需求。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0009]进一步，所述平凸透镜另一侧的凸面为球面或非球面；所述弯月透镜一侧的凸面以及另一侧的凹面分别为球面或非球面；所述双凸透镜两侧的凸面分别为球面或非球面；所述第一双胶合透镜和第二双胶合透镜均采用低色散的正透镜和高色散的负透镜胶合在一起，所述低色散的正透镜和高色散的负透镜的胶合面曲率相同。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是：通过对各个透镜的选择，能够解决多激光器(比如5只、6只、7只等)的流式细胞仪对收集镜头的特定需求。
[0011]进一步，所述平凸透镜采用H
‑
K3玻璃材料，所述弯月透镜采用ZF6玻璃材料，所述双凸透镜采用H
‑
ZK3玻璃材料；所述第一双胶合透镜的正透镜采用H
‑
ZK3材料，所述第一双胶合透镜的负透镜采用ZF6玻璃材料；所述第二双胶合透镜的负透镜采用ZF6材料，第二双胶合透镜的正透镜采用H
‑
K3玻璃材料。
[0012]一种荧光收集系统，包括上述的荧光收集镜头，还包括激光光源、流动池、多路分叉光纤束以及分光模块，所述激光光源、流动池、荧光收集镜头、多路分叉光纤束以及分光模块均沿光轴方向依次同轴布置，所述多路分叉光纤束邻近所述荧光收集镜头的一侧面为像面。
[0013]进一步，所述多路分叉光纤束包括光纤接头和多路光纤，多路光纤的一端均与光纤接头连接，所述光纤接头邻近所述荧光收集镜头的一侧面为像面，所述像面与所述荧光收集镜头的光出射面间隔布置。
[0014]进一步，多路光纤依次沿竖直方向自上而下等间距排列。
[0015]进一步，多路光纤包括七路光纤，七路光纤依次沿竖直方向自上而下等间距排列，并分别对应接收激光波长808nm、638nm、561nm、488nm、405nm、355nm、320nm所激发产生的荧光。
[0016]进一步，多路光纤分别采用芯径200～400μm的多模光纤，多路光纤中相邻两路光纤的设置间隔为0.8～1.2mm。
[0017]进一步，所述流动池靠近荧光收集镜头的一侧玻璃壁厚为1.5mm。
[0018]进一步，所述第二双胶合透镜的光出射面与所述多路分叉光纤的像面之间的间距为75mm。
附图说明
[0019]图1为本专利技术荧光收集镜头的排布示意图；
[0020]图2为本专利技术荧光收集系统的光路示意图；
[0021]图3为图2流动池局部放大示意图；
[0022]图4为图2镜头视场设置示意图；
[0023]图5为图2的多路分叉光纤束端面放大示意图；
[0024]图6为图2的弥散光斑标准点列图。
[0025]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0026]10、荧光收集镜头；21、流动池；11、平凸透镜；12、弯月透镜；13、双凸透镜；14、第一双胶合透镜；15、第二双胶合透镜；31、多路分叉光纤束；201、物面；211、流动池前表面；212、流动室后表面。
[0027]111、第一平凸透镜表面；112、第二平凸透镜表面；121、第一弯月透镜表面；122、第二弯月透镜表面；131、第一双凸透镜表面；132、第二双凸透镜表面；141、第一双胶合透镜表面A；142、第一双胶合透镜表面B；143、第一双胶合透镜表面C；151、第二双胶合透镜表面A；152、第二双胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光收集镜头，其特征在于，包括共轴且依次间隔布置的平凸透镜、弯月透镜、双凸透镜、第一双胶合透镜和第二双胶合透镜，所述平凸透镜一侧的平面为光入射表面，所述弯月透镜一侧的凹面为光入射面，所述双凸透镜中曲率半径大的表面为光入射面，所述第一双胶合透镜的正透镜的外表面为光入射面，所述第一双胶合透镜的负透镜的外表面为光出射面，所述第二双胶合透镜的负透镜的外表面为光入射面，所述第二双胶合透镜的正透镜的外表面为光出射面。2.根据权利要求1所述一种荧光收集镜头，其特征在于，所述平凸透镜另一侧的凸面为球面或非球面；所述弯月透镜一侧的凸面以及另一侧的凹面分别为球面或非球面；所述双凸透镜两侧的凸面分别为球面或非球面；所述第一双胶合透镜和第二双胶合透镜均采用低色散的正透镜和高色散的负透镜胶合在一起，所述低色散的正透镜和高色散的负透镜的胶合面曲率相同。3.根据权利要求1所述一种荧光收集镜头，其特征在于，所述平凸透镜采用H
‑
K3玻璃材料，所述弯月透镜采用ZF6玻璃材料，所述双凸透镜采用H
‑
ZK3玻璃材料；所述第一双胶合透镜的正透镜采用H
‑
ZK3材料，所述第一双胶合透镜的负透镜采用ZF6玻璃材料；所述第二双胶合透镜的负透镜采用ZF6材料，第二双胶合透镜的正透镜采用H
‑
K3玻璃材料。4.一种荧光收集系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，秦晓琨，赵军，李根，马永波，
申请(专利权)人：北京指真生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：