RU95116247A - Устройство и способ для манипулирования, воздействия и наблюдения за маленькими частицами, в особенности биологическими частицами - Google Patents

Claims (19)

1. Устройство для манипулирования, воздействия и наблюдения за маленькими частицами, в особенности биологическими частицами, включающее по меньшей мере один первый лазер (4), испускающий лучи в первом диапазоне длин волн, которые с помощью первого оптического приспособления (12, 13; 14, 15; 21) фокусируются с достаточной сходимостью, чтобы образовать в заданной области оптическую ловушку, а также носитель объекта (22) для размещения частиц, источник света (17) для освещения наблюдения, устройства для наблюдения и записи поведения частиц в носителе объекта и по меньшей мере один второй лазер (3), испускающий лучи во втором диапазоне длин волн, которые с помощью второго оптического приспособления (10, 11; 21) фокусируются с достаточной сходимостью, чтобы воздействовать на частицы в носителе объекта, отличающееся тем, что для каждого из лучей первого лазера (4) и второго лазера (3) оно снабжено собственной расширяющей оптикой (12, 13; 14, 15; 10, 11), выполненной с возможностью регулировки в трех измерениях, в особенности в трех ортогональных осевых направлениях (X, Y, Z), так, что оптические устройства (10, 11; 12 - 15; 21) для лазерных лучей в первом диапазоне длин волн, во втором диапазоне длин волн и для световых лучей освещения наблюдения соответственно позиционируются и фокусируются раздельно и независимо друг от друга, при этом лазерные лучи в первом диапазоне длин волн, лазерные лучи во втором диапазоне длин волн и световые лучи освещения наблюдения к началу манипулирования и наблюдения фокусируются на одной и той же объектной плоскости (плоскости X - Y) носителя объекта независимо от длины волны, причем на отдельные лучи можно влиять независимо от других лучей для того, чтобы обеспечить движение частиц в носителе объекта (22) и возможность их обработки целенаправленно в определенном месте в трех измерениях и при этом сохранить возможность фокусировки видимого света освещения наблюдения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый лазер (4) выполнен в виде регулируемого в своем диапазоне длин волн лазера, преимущественно инфракрасного лазера, а второй лазер (3) выполнен в виде регулируемого в своем диапазоне длин волн ультрафиолетового лазера, преимущественно импульсного лазера.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первый лазер (4) выполнен Nd-YAG-лазером, или Nd-YLF-лазером, или титан-сапфировым лазером, а второй лазер (3) выполнен азотным, или инфракрасным лазером с частотоумножителем, или лазером на красителе с накачкой.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что первый и второй лазеры размещены на одной и той же стойке с возможностью независимого друг от друга позиционирования и юстировки.

5. Устройство по пп.1 - 4, отличающееся тем, что оно снабжено светоделителем (16), который делит луч первого лазера (4) и образует по меньшей мере первый и второй лучи в первом диапазоне длин волн, которые по меньшей мере частично проводятся раздельно и направляются на объект в носителе объекта (22).

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что светоделитель (16) выполнен поляризующим, образующим первый луч S-поляризованного света и второй луч P-поляризованного света и регулирующим фазовое положение между этими лучами, при этом процентное соотношение между интенсивностью лучей в первом диапазоне длин волн может регулироваться.

7. Устройство по пп.1 - 6, отличающееся тем, что зеркала и светоделители (8, 9, 20), расположенные по ходу световых лучей, выполнены с возможностью вращения и наклона независимо от расширительной оптики.

8. Устройство по пп. 1 - 7, отличающееся тем, что объектив (21) и/или носитель объекта (22) выполнены с возможностью фокусировки луча освещения наблюдения вдоль оптической оси (направление Z) на объекте в объектоносителе, при этом носитель объекта (22) выполнен с возможностью перестановки в объектной плоскости (плоскости X - Y) для регулирования расположения в этой плоскости пункта наблюдения для луча освещения наблюдения.

9. Устройство по пп.1 - 8, отличающееся тем, что оно снабжено светоослабителями (18, 25), установленными по ходу лучей первого лазера (4) и второго лазера (3), посредством которых лучи в соответствующих диапазонах длин волн ступенчато или плавно ослабляются, прежде чем их направляют на объект в носителе объекта (22).

10. Устройство по пп.1 - 9, отличающееся тем, что лучи в первом и втором диапазонах длин волн посредством общего зеркала (7) направляются на объект в носителе объекта (22) через общий объектив (21).

11. Устройство по пп.1 - 10, отличающееся тем, что все лучи, вышедшие из лучеобразующих устройств и затем подвергнутые воздействиям, отклоненные и сфокусированные на объекте, лежат, по существу, в одной и той же первой плоскости, при этом носитель объекта (22) находится во второй плоскости (плоскости X - Y), перпендикулярной к первой плоскости, а зеркала и светоделители (7, 8, 9, 19, 20) для отклонения единичных лучей расположены также в плоскости, по существу, перпендикулярной первой плоскости.

12. Способ манипулирования, воздействия и наблюдения за маленькими частицами, в особенности биологическими частицами, в котором объекты в носителе объекта (22) фиксируют в оптической ловушке посредством первого лазера (4), излучающего в диапазоне первых длин волн, и наблюдают объекты с помощью средств наблюдения и записи (1, 2, 23), и/или записывают поведение объектов и в котором используют по меньшей мере один второй лазер (3), излучающий во втором диапазоне длин волн, излучение которого фокусируется с достаточной сходимостью для воздействия на частицы в зоне носителя объекта (22), отличающийся тем, что для каждого луча из первого лазера (4) и из второго лазера (3) используют собственную расширительную оптику, которая может регулироваться в трех измерениях, в особенности в направлении трех ортогональных осей (X, Y, Z), так, что лучи в первом диапазоне длин волн, во втором диапазоне длин волн и лучи освещения наблюдения регулируются в объектной плоскости (плоскости X - Y) с помощью раздельных оптических приспособлений независимо друг от друга и фокусируются в осевом направлении (направлении Z), при этом упомянутые лучи к началу наблюдения и воздействия фокусируют в одной и той же объектной плоскости (плоскости X - Y) носителя объекта (22) независимо от их длин волн, причем отдельные лучи могут быть независимо друг от друга подвергнуты воздействию для облегчения движения частиц в носителе объекта (22) и возможности их обработки целенаправленно в определенном месте в трех измерениях и сохранения фокусировки видимого света освещения наблюдения.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что частицу, находящуюся в оптической ловушке первого лазера (4), перемещают путем передвижения по меньшей мере одного луча из первого диапазона длин волн в направлении X - Y и/или путем передвижения носителя объекта (22) в направлении X - Y в объектной плоскости, причем в первом случае перемещают только уловленную частицу, а во втором случае перемещают все частицы, за исключением уловленной частицы.

14. Способ по п.12 или 13, отличающийся тем, что частицу, находящуюся в оптической ловушке первого лазера (4), перемещают путем изменения положения фокуса по меньшей мере одного луча из первого диапазона длин волн в направлении оси Z и/или путем передвижения объектива (21) и/или носителя объекта (22) в направлении оси Z, причем в первом случае уловленная частица перемещается из плоскости наблюдения, а во втором случае уловленная частица остается в плоскости наблюдения.

15. Способ по пп. 12 - 14, отличающийся тем, что при использовании по меньшей мере двух разделенных лучей в первом диапазоне длин волн осуществляют вращение частицы в оптической ловушке посредством того, что один луч оставляют неизменным, а второй луч приводят в движение в направлении X - Y, или первый луч оставляют неизменным, а второй луч приводят в движение в направлении Z, или по меньшей мере два луча приводят в движение в противоположных направлениях, или оба луча приводят в движение в направлении оси Z, но на разное расстояние, или осуществляют комбинацию вышеперечисленных движений.

16. Способ по пп.12 - 15, отличающийся тем, что осуществляют воздействие на частицы лучом из второго диапазона длин волн в произвольно выбираемой плоскости X - Y носителя объекта (22), причем плоскость наблюдения может быть расположена в той же или в параллельной плоскости.

17. Способ по пп.12 - 16, отличающийся тем, что для фиксации частиц в оптической ловушке используют лазерные лучи видимого или инфракрасного спектра, а для воздействия на частицы используют лучи ультрафиолетового лазера, в особенности импульсного ультрафиолетового лазера.

18. Способ по пп.12 - 17, отличающийся тем, что все лучи направляют на соответствующий объект в носителе объекта одновременно через один объектов (21).

19. Способ по пп.12 - 18, отличающийся тем, что для управления воздействием и/или наблюдением все лучи независимо друг от друга регулируют по интенсивности, включают или выключают.