雷射光鑷裝置的製作方法

2023-07-31 13:44:56

專利名稱：雷射光鑷裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種雷射光鑷裝置。主要用光捕獲的手段來控制介質顆粒的運動，按照可控制方式進行微觀和介觀領域加工的系統裝置。
背景技術：
已有技術中彭飛等人在「利用光鑷系統製作微型器件」文中論述了利用聚焦光的熱能搬運介質顆粒的機理，但在微觀和介觀領域的加工中沒有雷射光鑷實用的裝置。

發明內容
本發明的目的是提供一種具有實現控制手段的雷射光鑷，主要原因是光壓，所謂光壓就是光子與微粒發生動量轉移或交換時而產生的，即光照射到物體時，光子的動量傳 遞給物體時產生的壓強。
P = Tik(I)式中f是光子波矢，力是普朗克量子數h除以2^1。原子所受的輻射壓力是在原子與光場相互作用、原子發生共振或近共振量子躍遷時出現。雷射對於微粒的控制研究，包括介質微粒的光捕獲、光懸浮和光操縱，它們不涉及構成介質材料的原子或分子的內部能態的變化，而是在宏觀微粒作為一個整體對於入射光波的經典散射過程中出現。所處理的微粒直徑在數十納米至數十微米，對於可見光而言，相當於由瑞利散射(粒子直徑遠小於光波長)到米氏散射(粒子直徑接近於或大於光波波長)的整個範圍。光鑷捕獲的粒子在幾十納米到幾十微米，在這個尺度上，它提供了一種對宏觀現象的微觀機理的研究手段，特別是為研究對象從生物細胞到大分子的納米生物學，提供了活體研究條件，比如雷射光鑷易於操縱細胞，可有效分離各種細胞器，並在基本不影響環境的情況下對捕獲物進行無損活體操作。通過捕獲和分離細胞，可了解細胞的諸多特性，如細胞間的粘附力、細胞膜彈性、細胞的應變能力及細胞的生理過程等，從而研究細胞的真實生理過程。微粒一旦被光鑷捕獲，光束移動，微粒就會跟著移動。當光束移動速度在微粒的力學響應範圍之內時，微粒也會隨光束移動，移動速度一般在每秒數十微米以下。光鑷作為操縱微小物體的有力工具，通常用來捕獲微小物體並控制其運動。利用光鑷雷射焦點處高度集中的熱能量以及光鑷的搬運作用，可以精確控制溶液中析出晶體的形狀及控制沉澱反應中沉澱顆粒的排列方式，以此可作為製作微型器件的一種手段。提供了精細製作微型器件的一種新裝置。該裝置應具有加工空間尺度小的特點。本發明的技術解決方案如下一種雷射光鑷裝置，其特點是該裝置依光傳播方向為序依次包括雷射泵浦源系統、數據處理系統、探測系統、物臺系統、光學系統。上述的雷射泵浦源系統是雷射二極體、或固體雷射器、或氣體雷射器、或液體雷射器、或光纖雷射器、或其它光源等。
上述的數據收集處理器是計算機、或信息處理終端、或控制晶片內存信息處理器、或實時信息處理器、或密碼處理器等。上述的探測系統是法拉第筒、或多通道光電耦合板、或微通道雪崩光電二極體、或前照式雪崩二極體、或光電二極體陣列、或新型矽PN結光電二極體、光信號探針及CCD，光信號探針及二極體列陣探測器，或光信號探針及光電二極體，或光信號探針及光電倍增管，或光信號探針及多通道板，或光信號探針及示波器，或光信號探針及計算機，或光信號探針及使用裝置等。上述的物臺系統是金屬材料和晶片控制電路及轉動和移動式微型電機、或硬質塑料和旋轉控制電路器、或精密移動集成電路控制器和電機等。上述的光學系統是光源和透鏡組成的，或非球面透鏡等。本發明的雷射光鑷裝置的優點 I、使用本發明的雷射光鑷裝置可實現介觀尺度微型器件的製做。2、探針與樣品非接觸，保證樣品不被破壞。3、裝置的光學系統元件容易實現，適用的種類較多。4、可用於雷射光鑷裝置加工的種類多。5、整個裝置全部固化，結構簡單，容易操作。


圖I是本發明雷射光鑷裝置最佳實施例結構示意圖。圖中I、雷射泵浦源系統2、數據處理系統3、探測系統4、物臺系統5、光學系統
具體實施例方式先請參閱圖1，圖I是本發明雷射光鑷裝置最佳實施例結構示意圖，由圖可見，本發明雷射光鑷裝置，包括，最核心的元件為雷射泵浦源系統1，被加工元件放在物臺系統4之上，物臺系統4與數據處理系統2相連，探測系統3在物臺系統斜上方並與數據處理系統2相連,光學系統5置於物臺系統4側。所說的雷射泵浦源系統I是雷射二極體、或固體雷射器、或氣體雷射器、或液體雷射器、或光纖雷射器、或其它光源等。所說的數據收集處理器2是計算機、或信息處理終端、或控制晶片內存信息處理器、或實時信息處理器、或密碼處理器等。所說的探測系統3是法拉第筒、或多通道光電耦合板、或微通道雪崩光電二極體、或前照式雪崩二極體、或光電二極體陣列、或新型矽PN結光電二極體、光信號探針及CCD，光信號探針及二極體列陣探測器，或光信號探針及光電二極體，或光信號探針及光電倍增管，或光信號探針及多通道板，或光信號探針及示波器，或光信號探針及計算機，或光信號探針及使用裝置等。所說的物臺系統4是金屬材料和晶片控制電路及轉動和移動式微型電機、或硬質塑料和旋轉控制電路器、或精密移動集成電路控制器和電機等。所說的光學系統5是光源和透鏡組成的，或非球面透鏡等。本發明雷射光鑷裝置的工作過程是當雷射泵浦源系統(I)發射出光後直接照到物臺(4)之上，被加工樣品置於物臺系統(4)之上，物臺系統(4)與數據處理系統(2)相連，數據處理系統(2)與探測系統(3)相連，由探測系統(3)探測到的信息輸入處理系統(2)，由數據處理 系統(2)反饋信息控制物臺系統(4)按設計進行圖樣移動。光學系統(5)中光束照到物臺系統(4)上輔助圖樣探測。在圖I所示的裝置中，雷射光源I用固體雷射器作光源，同時輸出的光波長在532nm，輸出功率0. 1W。探測系統用光電極管，樣品用晶體，在晶體上方推動微粒距離為IOnm0
權利要求
1.一種雷射光鑷裝置，其特徵在於該裝置包括雷射泵浦源系統(I)、數據處理系統(2)、探測系統(3)、物臺系統(4)、光學系統(5)。其位置關係是雷射泵浦源系統I、數據處理系統2、探測系統3、物臺系統4、光學系統5，其位置關係是雷射泵浦源系統(I)發射出光後被加工樣品置於物臺系統(4)之上，物臺系統(4)與數據處理系統(2)相連，數據處理系統(2)與探測系統(3)相連，由探測系統(3)探測到的信息輸入處理系統(2)，由數據處理系統(2)反饋信息控制物臺系統(4)按設計進行圖樣移動。光學系統(5)中光束照到物臺系統(4)上輔助圖樣探測。
2.根據權利要求I述的雷射光鑷裝置，其特徵在於所述的雷射泵浦源系統I雷射二極體、或固體雷射器、或氣體雷射器、或液體雷射器、或光纖雷射器、或其它光源等。
3.根據權利要求I述的雷射光鑷裝置，其特徵在於所述的探測系統3是法拉第筒、或多通道光電耦合板、或微通道雪崩光電二極體、或前照式雪崩二極體、或光電二極體陣列、或新型矽PN結光電二極體、光信號探針及CCD，光信號探針及二極體列陣探測器，或光信號探針及光電二極體，或光信號探針及光電倍增管，或光信號探針及多通道板，或光信號探針及示波器，或光信號探針及計算機，或光信號探針及使用裝置等。
4.根據權利要求I述的雷射光鑷裝置，其特徵在於所述物臺系統4是金屬材料和晶片控制電路及轉動和移動式微型電機、或硬質塑料和旋轉控制電路器、或精密移動集成電路控制器和電機等。
5.根據權利要求I述的雷射光鑷裝置，其特徵在於所述的光學系統5是光源和透鏡組成的，或非球面透鏡等。
6.根據權利要求I或2或3或4或5述的雷射光鑷裝置，其特徵在於所述數據收集處理器2是計算機、或信息處理終端、或控制晶片內存信息處理器、或實時信息處理器、或密碼處理器等。
全文摘要
一種雷射光鑷裝置，由光源系統、雷射泵浦源系統、數據處理系統、探測系統、物臺系統、光學系統。本發明裝置的優點可實現介觀尺度微型器件的製做，整個裝置全部固化、結構簡單、容易操作。
文檔編號B81C1/00GK102745643SQ20111009830
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者金石琦 申請人:金石琦