一种基于金纳米颗粒的光声捕获装置

本技术属于激光应用领域，涉及激光捕获装置，具体是一种基于金纳米颗粒的光声捕获装置。

背景技术：

1、随着近年来在生物医学、纳米技术等领域对单个颗粒的功能以及性质研究越来越广泛，单颗粒分析研究受到了广泛的关注。对细胞或微粒的捕获以及操控是单颗粒分析的重要基础。现有的细胞或微粒的捕获方法主要有光镊、光电镊、磁镊、声镊等等。其中光镊应用广泛且能够实现尺寸较小微粒的捕获，但光镊会对被捕获样品造成一定损伤。磁镊也会对生物样品造成损伤。光电镊虽然对样品损伤较小，但对介质有着一定要求，因此适用范围有限。声镊是一种无损捕获的方式，但声镊通常用于捕获尺寸较大的微粒，并且声镊装置复杂，对声场的构建与调制也更加困难。

2、光声镊子则是一种较新的捕获方法，通过光声效应构建声场实现对微粒的捕获，能够有效的避免对微粒的损伤并且实现尺寸较小微粒的捕获。由于声场的激发是依赖于激光场的，因此声场的构建与调制也更加灵活，装置也更加简单。但目前光声捕获还存在着一个非常重要的问题就是缺乏合适的吸收剂，能够与脉冲激光反应产生足够强度光声效应的介质较少，并且目前现存的吸收剂多存在着吸收波长固定以及缺乏生物兼容性的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于金纳米颗粒的光声捕获装置，以解决现有技术中光声镊子中存在的吸收剂的吸收波长固定以及缺乏生物兼容性的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

3、一种基于金纳米颗粒的光声捕获装置，包括沿水平方向依次设置的脉冲激光模块、缩束模块，还包括沿竖向由上至下设置的照明模块、光声增强捕获模块、二向色镜和图像采集模块；

4、所述的光声增强捕获模块包括沿竖向由上至下设置的样品池和显微物镜，所述的样品池中设置有金纳米颗粒溶液；

5、所述的图像采集模块包括沿水平方向依次设置的第一反射镜、第四透镜和成像装置；

6、所述的缩束模块与所述的二向色镜位于同一水平位置，所述的缩束模块中出射的光入射到二向色镜上，所述的二向色镜上反射光垂直入射到显微物镜中，所述的二向色镜上的折射光入射到第一反射镜中；

7、所述的脉冲激光模块的出射光的波长与所述的金纳米颗粒溶液的吸收波长一致。

8、本实用新型还包括以下技术特征：

9、所述的脉冲激光模块包括沿水平方向设置的脉冲激光器和锥透镜。

10、所述的缩束模块包括沿水平方向依次设置第一透镜、第二透镜、准直器和中性密度滤波片；所述的中性密度滤波片与所述的二向色镜位于同一水平位置上。

11、所述的照明模块包括沿竖向由上至下设置的光源和第三透镜。

12、所述的显微物镜放大倍数为100x，数值孔径为0.85。

13、所述的成像装置为ccd相机、iccd相机或者cmos相机。

14、所述的二向色镜的透射光波段为620～800nm，反射光波段为470～590nm。

15、本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

16、(ⅰ)本实用新型采用金纳米颗粒溶液做光声捕获的吸收剂，能够对光声效应产生极大的增强，当入射激光波长与所选金纳米颗粒溶液的共振吸收峰相一致时，金纳米颗粒会产生局域表面等离子共振，产生非常强的光声效应，能够很好的实现微粒的稳定捕获,解决了目前光声捕获缺乏合适吸收剂的问题。此外，通过控制金纳米颗粒的大小和尺寸实现对吸收波长的调节,还解决了吸收波长固定的问题。

17、(ⅱ)本实用新型通过脉冲激光与金纳米颗粒相互反应产生声波构建声场对微粒实现稳定捕获，有效的避免了对被捕获微粒的损伤。金纳米颗粒具备优良的生物兼容性，与其他吸收剂相比能够避免介质对被捕获微粒的损伤。并且脉冲激光采用的是空心光束，激光与微粒无直接接触，避免了脉冲激光对被捕获微粒造成损伤,实现了无损捕获。

18、(ⅲ)本实用新型装置简单，操作方便，设计合理，对于光声场的构建与调制更加的灵活。

技术特征：

1.一种基于金纳米颗粒的光声捕获装置，包括沿水平方向依次设置的脉冲激光模块(1)、缩束模块(2)，其特征在于，还包括沿竖向由上至下设置的照明模块(3)、光声增强捕获模块(4)、二向色镜(5)和图像采集模块(6)；

2.如权利要求1所述的基于金纳米颗粒的光声捕获装置，其特征在于，所述的脉冲激光模块(1)包括沿水平方向设置的脉冲激光器(101)和锥透镜(102)。

3.如权利要求1所述的基于金纳米颗粒的光声捕获装置，其特征在于，所述的缩束模块(2)包括沿水平方向依次设置第一透镜(201)、第二透镜(202)、准直器(203)和中性密度滤波片(204)；所述的中性密度滤波片(204)与所述的二向色镜(5)位于同一水平位置上。

4.如权利要求1所述的基于金纳米颗粒的光声捕获装置，其特征在于，所述的照明模块(3)包括沿竖向由上至下设置的光源(301)和第三透镜(302)。

5.如权利要求1所述的基于金纳米颗粒的光声捕获装置，其特征在于，所述的显微物镜(403)放大倍数为100x，数值孔径为0.85。

6.如权利要求1所述的基于金纳米颗粒的光声捕获装置，其特征在于，所述的成像装置(603)为ccd相机、iccd相机或者cmos相机。

7.如权利要求1所述的基于金纳米颗粒的光声捕获装置，其特征在于，所述的二向色镜(5)的透射光波段为620～800nm，反射光波段为470～590nm。

技术总结
本技术公开了一种基于金纳米颗粒的光声捕获装置，包括沿水平方向依次设置的脉冲激光模块、缩束模块，还包括沿竖向由上至下设置的照明模块、光声增强捕获模块、二向色镜和图像采集模块；所述的光声增强捕获模块包括沿竖向由上至下设置的样品池和显微物镜；采用金纳米颗粒溶液做光声捕获的吸收剂，能够对光声效应产生极大的增强，当入射激光波长与所选金纳米颗粒溶液的共振吸收峰相一致时，金纳米颗粒会产生局域表面等离子共振，产生非常强的光声效应，能够很好的实现微粒的稳定捕获,解决了目前光声捕获缺乏合适吸收剂的问题。此外，通过控制金纳米颗粒的大小和尺寸实现对吸收波长的调节,还解决了吸收波长固定的问题。

技术研发人员：程雪梅,蔡彬,闫志豪,白晋涛
受保护的技术使用者：西北大学
技术研发日：20230223
技术公布日：2024/2/6