[发明专利]一种基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置及方法

权利要求书

1.一种基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，包括分光镜(1)、物镜(2)、成像透镜(3)、成像传感器(4)、浸没溶液(5)、多层载物片(7)、收集透镜(8)、信号采集传感器(9)、前置透镜(10)和位移控制装置(11)，所述成像传感器(4)、成像透镜(3)、分光镜(1)、物镜(2)、多层载物片(7)、收集透镜(8)和信号采集传感器(9)由上至下沿光轴依次设置，所述浸没溶液(5)位于多层载物片(7)上方，荧光样品(6)悬浮于所述浸没溶液(5)，前置透镜(10)设于分光镜(1)一侧，且前置透镜(10)与所述位移控制装置(11)连接，所述位移控制装置(11)能够调节前置透镜(10)的位置，用于捕获荧光样品的激光经前置透镜(10)扩束后经分光镜(1)反射再经物镜(2)聚焦到多层载物片(7)上方并捕获浸没溶液中的荧光样品(6)，荧光样品(6)所发出的光经过多层载物片(7)以不同角度向下出射。

2.根据权利要求1所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，所述位移控制装置(11)与采集传感器(9)相连，位移控制装置(11)根据信号采集传感器(9)所收到的信号改变前置透镜(10)的位置。

3.根据权利要求1所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，所述多层载物片(7)包括自上而下设置的聚合物层、金属层和介质层。

4.根据权利要求3所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，所述聚合物层为聚甲基丙烯酸甲酯层，其厚度为5nm至10nm。

5.根据权利要求3所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，所述介质层为纳米量级厚度且由不同折射率的介电材料构成。

6.根据权利要求1所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，所述信号采集传感器(9)内设有高通滤波片，高通滤波片用于滤除激光。

7.根据权利要求1所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置，其特征在于，信号采集传感器(9)入口处设置有窄带滤波片，保证所收集的信号是单色的荧光。

8.采用如权利要求1-7任一项所述的基于荧光耦合出射的光镊纵向定位反馈装置的纵向定位反馈方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：依据所选择的荧光样品(6)制备对应的多层载物片(7)，将含有荧光样品(6)的浸没溶液(5)滴于制备的多层载物片(7)上；

步骤二：在成像传感器(4)中观测样品和激光，调节分光镜(1)和物镜(2)，用于捕获荧光样品的激光经前置透镜(10)扩束后经分光镜(1)反射再经物镜(2)聚焦到多层载物片(7)上方并捕获浸没溶液中的荧光样品(6)，并记录激光聚焦点的位置，荧光样品(6)所发出的光经过多层载物片(7)以不同角度向下出射，由于多层载物片(7)的调制，辐射荧光会主要集中在若干个不同角度区域，取不同角度区域之间的荧光辐射最弱处对应的角度为分界角；

步骤三：通过收集透镜(8)和信号采集传感器(9)采集分界角内外的荧光，测量不同角度区域所收集的荧光强度比值，依据所制备的多层载物片(7)的结构和偶极子辐射理论计算不同深度偶极子在各个角度区域的荧光辐射强度，得到辐射荧光强度比值和纵向深度的关系，再根据所测量的荧光强度比值得到荧光样品(6)位于浸没溶液(5)之中的纵向位置，并将信号反馈给位移控制装置(11)，进而改变前置透镜(10)的位置，重复此过程从而完成所述纵向位置的精准定位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤一中所述多层载物片(7)的制备方法为：在透明基底上交替沉积不同折射率的介质层，然后蒸镀金属层，再旋涂PMMA聚合物层，最后烘干。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤三中所述分界角依据多层载物片(7)的结构不同而选择不同的角度。