CN210136174U - 一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于船基的倒置的小型共焦显微拉曼***，属于光学仪器技术领域。本实用新型基于船基设计，面向海洋微生物原位实时检测的需求，没有采用传统共焦显微拉曼仪器的探测光由上至下的光路设计，而是采用优化过的倒置的光路设计，其载物台位于激发光的上方，使得***主体部分与实验平台可以极短支杆相接，在保证信号强度的前提下极大地提高了***稳定性；并且光路设计紧凑极大地减小了***体积与重量，提高了其便携性。本实用新型造价低廉、方便科研人员携带，能够在科研船上对现场采集的海洋微生物进行原位实时地检测。
Description
技术领域
在本实用新型涉及光学仪器技术领域，特别涉及一种共焦显微拉曼***，该***基于船基可以对海洋微生物进行原位实时地观察与检测。
背景技术
拉曼光谱是一种散射光谱，它于1928年被印度物理学家Raman发现。拉曼光谱作为一种物质分子结构的分析测试手段而被广泛应用，目前拉曼光谱已广泛应用于天文学、食品、高分子、制药、生物、医学等领域。拉曼光谱是一种无损分析技术，可以进行实时的检测，能有效避免传统细胞生物学方法中复杂的样品前处理过程，而且还能够从分子水平获得细胞内生物组分的具体结构信息，故使得拉曼光谱非常适于微生物样品的分析。
共焦显微拉曼光谱在拉曼光谱技术的基础上发展，除具备拉曼光谱本身的优点外，还具备了抑制荧光和提高探测分辨率的优势，其作为一种无损探测技术，早在1990年即由G.J.Puppels et al.应用于单细胞研究，被视为现阶段微生物分析的理想手段之一，并在持续发展进步之中。
海洋是生命之源，也是人类物质资源的天然宝库。而海洋中的包括细菌、放线菌、真菌及病毒在内的微生物，提供了地球上一半的初级生产力，影响着气候变化，参与全球的物质循环和能量流动，对海洋微生物的研究是21世纪必然的发展趋势。而由于海洋环境的特异性，实验室缺少合适的培养和分析方法，在海洋微生物方面的研究进展比较慢，目前对海洋微生物研究的最好阶段就是采集到科研船上原位实时的分析。
现阶段商业化生产的共焦显微拉曼仪器体积庞大，不方便科研人员上下船之间携带与运输；机动性与稳定性较差，在大洋之上的颠簸的科研船上难以进行稳定的检测。因此，设计开发一种稳定性、便携性与机动性高的小型共焦显微拉曼***是迫切需要的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在设计一种面向船基使用，便携性高、稳定性高的小型共焦显微拉曼***，可以在科研船上对现场采取的海洋微生物进行原位实时地分析。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，包括在光路上依次设置的下述结构：激光器、滤波片组；聚焦模块，包括显微物镜和载物台；共焦模块，包括凸透镜A、共焦针孔和凸透镜B；信号收集模块，包括凸透镜C、光线耦合器、光纤和光谱仪；照明模块，包括LED、凸透镜D和毛玻璃片；成像模块，包括凸透镜E和摄像头。其中激光器与滤波片组通过反射镜A与反射镜B以光路方式相连；滤波片组与聚焦模块通过反射镜C以光路方式相连；照明模块与成像模块通过分束器以光路方式相连。
所述激光器为小型的532nm固体连续激光器，其最大功率达200mw。
所述滤波片组包括两片相同的长通滤波片，其透射波长大于532nm的光，反射波长小于等于532nm的光。
所述显微物镜放大倍数为50倍，数值孔径NA=0.55，其位于载物台的下方。
所述载物台可进行垂直方向的移动，其位于显微物镜的上方。
所述显微物镜为60倍水浸显微物镜，其数值孔径NA=1。
所述共焦针孔大小为400微米，其位于前后凸透镜的共同焦点处。
所述LED为蓝光光源。
所述分束器对光的反射与透射之比为8：92。
本实用新型具有以下优点：
1. 本实用新型光路设计采用倒置结构，载物台位于光路的上方，激发光从下往上照射到待测物体上，使得***主体部分与实验平台可以用极短支杆相接，极大地提高了***的稳定性。
2. 本实用新型光路设计紧凑，使得***整体体积减小，提高了其便携性。
3. 本实用新型使用蓝色LED作为照明光源，其成像光可以完整通过滤波片，使得微生物成分探测与微生物成像同时进行。
4. 本实用新型器件选择上采用小型器件，减小了***体积与***质量，方便运输携带。
5. 本实用新型光路设计灵活，机动性高，可根据科研人员需求随时改进。
6. 本实用新型整体造价低，相比商业化仪器极大减小了成本。
7. 本实用新型使用简单，可供零基础人员使用。
8. 本实用新型可方便在船基对现场采集的海洋微生物进行原位实时地分析。
附图说明：
图1为本实用新型光路示意图。
图中：1是激光器；2是反射镜A；3反射镜B；4是滤波片A；5是反射镜C；6是分束器；7是显微物镜；8是载物台；9是滤波片B；10是凸透镜A；11是针孔；12是凸透镜B；13是凸透镜C；14是光纤耦合器；15是光谱仪；16是LED灯；17是凸透镜D；18是毛玻璃片；19是凸透镜E；20是摄像头。
图2为本实用新型一个实施例的拉曼光谱分析结果输出示意图。
具体实施方式：
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加明了，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。如图1所示，一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，包括激光器；滤波片组；聚焦模块：包括显微物镜和载物台；共焦模块：包括凸透镜A、共焦针孔和凸透镜B；信号收集模块：包括凸透镜C、光线耦合器、光纤和光谱仪；照明模块：包括LED、凸透镜D和毛玻璃片；成像模块：包括凸透镜E和摄像头。其中激光器与滤波片组通过反射镜A与反射镜B以光路方式相连；滤波片组与聚焦模块通过反射镜C以光路方式相连；照明模块与成像模块通过分束器以光路方式相连。其中，从所述激光器1发射出的激光，经过反射镜A2、反射镜B 3、滤波片4和反射镜C 4反射，通过分束器6，到达显微物镜7激光聚焦到载物台7上的待测样品，产生拉曼散射光。拉曼散射光经过显微物镜7准直，通过分束器6，经过反射镜C 5反射，通过滤波片A 4和滤波片B 5滤除掉信号光之外的光后，经过凸透镜A 10聚焦至针孔11滤除掉探测点之外的干扰光后，经过凸透镜B 12将信号光准直，又经过凸透镜C 13将信号光聚焦到光纤耦合器14，通过光纤传输至光谱仪15，完成信号光的探测。从LED灯16发出照明光，经过凸透镜D 17准直，毛玻璃片18匀光后，将载物台7上的待测物品照亮后，图像光经过显微物镜7准直，经过分束器6反射到达凸透镜E 19聚焦，进入摄像头20将待测物体成像。
如图2所示，选用海洋弧菌为分析对象，外接光谱仪为ANDOR Kymera 328i光谱仪加Newton EMCCD，对本实用新型的探测分析能力进行测试，将光谱仪收集到的信号呈现在计算机上，将光谱图去基线并分析，发现了细胞存在的大部分拉曼峰位，证明本实用新型对于海洋微生物成分探测能力良好。
Claims (9)
1.一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，包括在光路上依次设置的下述结构：激光器、滤波片组；聚焦模块，包括显微物镜和载物台；共焦模块，包括凸透镜A、共焦针孔和凸透镜B；信号收集模块，包括凸透镜C、光线耦合器、光纤和光谱仪；照明模块，包括LED、凸透镜D和毛玻璃片；成像模块，包括凸透镜E和摄像头。
2.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，所述激光器与滤波片组通过反射镜A与反射镜B以光路方式相连；滤波片组与聚焦模块通过反射镜C以光路方式相连；照明模块与成像模块通过分束器以光路方式相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，所述激光器为小型的532nm固体连续激光器，其最大功率达200mw。
4.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，所述滤波片组包括两片相同的长通滤波片，其透射波长大于532nm的光，反射波长小于等于532nm的光。
5.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，在聚焦模块中，所述显微物镜放大倍数为50倍，数值孔径NA=0.55，其位于载物台的下方。
6.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，在聚焦模块中，所述载物台可进行垂直方向的移动，其位于显微物镜的上方。
7.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，在共焦模块中，所述共焦针孔大小为400微米，其位于前后凸透镜的共同焦点处。
8.根据权利要求1所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，在照明模块中，所述LED为蓝光光源。
9.根据权利要求2所述的一种基于船基的倒置小型共焦显微拉曼***，其特征在于，所述分束器对光的反射与透射之比为8：92。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112304920A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-02-02 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 易于光学装调的低波数拉曼检测*** |
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2019
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