一种收集物镜和流式细胞仪的制作方法

本发明涉及物镜成像，尤其涉及一种收集物镜和流式细胞仪。

背景技术：

1、在流式细胞仪中，被标记的细胞(或者是微粒)发出的弱荧光信号被收集物镜收集，进一步通过光束传输介质，以及分色系统，被光电探测器接收，收集物镜的数值孔径(numerical aperture，即na)越大意味着对荧光的收集能力越强，对于仪器性能来说，荧光信号越强，灵敏度也就越高。因此大数值孔径的收集物镜对流式细胞仪很重要。使用水作为介质，数值孔径极限是1.3。

2、另外，随着紫外荧光素的拓展，商业化的流式细胞仪使用到激发光355nm甚至以下的近紫外激光，而玻璃材料在紫外波段不可避免的吸收，以及宽光谱范围对成像质量的高要求，都对对物镜设计工作提出了新的挑战。

3、公开号为“us6683314b2”、主题名称为“具有用于颜色抽取的反射转移支路的荧光检测仪”的美国发明专利中，采用了bk7和sf8两种常见的肖特玻璃，实现了至少1.17的数值孔径，该镜头总共由七片镜片组成。

4、公开号为“cn106841014b”、主题名称为“流式细胞仪采集镜头及双色激光流式细胞仪的光学系统”的中国发明专利中，公布了一种收集镜头，由六片透镜组成，该镜头数值孔径达到了1.2，使用了成都光明的h-k9l和zf6材料；公开号为“cn111913292b”、主题名称为“一种弱光收集透镜系统及流式细胞分析仪”的中国发明专利中，公布的收集镜头由四组六片透镜材料组成，数值孔径也达到了1.2，其中使用到5种中国玻璃库材料，使用的玻璃材料过多，导致镜头复杂，成本较高。

5、很显然，以上专利存在通性问题在于，所用的材料在380nm以下内部透过率极低，以单片透镜(平均厚度5mm计算)，在380nm波长平均透过90％，荧光信号通过6片玻璃材料组成的镜头，最终将损失掉47％。

6、有着近似原理的显微镜物镜，是视觉光学系统，一般只需考虑400～700nm波长范围，且人眼对像差容忍度较大。大数值孔径浸油显微镜物镜数值孔径可达到1.4～1.5，其特点是成像分辨率高，放大倍率高，但工作距离和视场范围确极小，这就更不符合流式细胞仪使用要求。

7、流式细胞仪中，多个激光器在沿流动池垂直方向排布，要求的视场范围至少是400μm，同时流动池壁厚一般至少是1mm以上，远大于显微镜盖玻片厚度；为了有效将不同激光的像从空间上分开以便被光纤，或者直接是探测器接收，同时避免因高倍率的光路稳定性差，镜头的放大率一般在10×～20×。

8、以上所说的收集镜头非市面可以获得的，需要针对性地进行设计。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，具体提供了一种收集物镜和流式细胞仪，具体如下：

2、1)第一方面，本发明提供一种收集物镜，具体技术方案如下：

3、包括：依次设置的平凸透镜、弯月透镜和胶合透镜，且平凸透镜的主光轴、弯月透镜的主光轴和胶合透镜的主光轴共轴，平凸透镜的平面为光入射面，弯月透镜的凹面为光入射面。

4、本发明提供的一种收集物镜的有益效果如下：

5、解决了流式细胞仪对大数值孔径的需求，且将应用波长拓展到了350nm～900nm。

6、在上述方案的基础上，本发明的一种收集物镜还可以做如下改进。

7、进一步，弯月透镜的数量为至少一个；

8、当弯月透镜的数量不少于两个时，所有的弯月透镜依次设置在平凸透镜和胶合透镜之间。

9、进一步，胶合透镜为双胶合透镜或三胶合透镜，当胶合透镜为双胶合透镜时，双胶合透镜的数量为2个，每个双胶合透镜的正透镜的外表面为光入射面。

10、进一步，平凸透镜的有效通光孔径为5mm～7mm，平凸透镜的凸面的曲率半径不大于5mm。

11、进一步，收集物镜的焦距和胶合透镜的焦距通过约束关系式进行约束，约束关系式为：1/10＜f/ttl＜1/20，5＜f(g2)/f＜7，f表示收集物镜的焦距，ttl表示收集物镜的光学总长，当胶合透镜为三胶合透镜时，f(g2)表示三胶合透镜的焦距，当胶合透镜为双胶合透镜时，f(g2)表示距离像面最近的双胶合透镜的焦距。

12、进一步，平凸透镜和弯月透镜的材质为n-bk7hti材料。

13、进一步，胶合透镜中的负透镜的材质为f2hti材料。

14、2)第二方面，本发明还提供一种流式细胞仪，具体技术方案如下：

15、包括上述任一种收集物镜。

16、在上述方案的基础上，本发明的一种流式细胞仪还可以做如下改进。

17、进一步，流式细胞仪的流动池与平凸透镜之间设有利用光学耦合凝胶制备的光学耦合凝胶层。

18、进一步，光学耦合凝胶层的厚度范围为：0.08mm～0.15mm，光学耦合凝胶的折射率在范围为14.5～1.52。

技术特征：

1.一种收集物镜，其特征在于，包括：依次设置的平凸透镜、弯月透镜和胶合透镜，且所述平凸透镜的主光轴、所述弯月透镜的主光轴和所述胶合透镜的主光轴共轴，所述平凸透镜的平面为光入射面，所述弯月透镜的凹面为光入射面。

2.根据权利要求1所述的一种收集物镜，其特征在于，所述弯月透镜的数量为至少一个；

3.根据权利要求2所述的一种收集物镜，其特征在于，所述胶合透镜为双胶合透镜或三胶合透镜，当胶合透镜为双胶合透镜时，双胶合透镜的数量为2个，每个双胶合透镜的正透镜的外表面为光入射面。

4.根据权利要求3所述的一种收集物镜，其特征在于，所述平凸透镜的有效通光孔径为5mm～7mm，所述平凸透镜的凸面的曲率半径不大于5mm。

5.根据权利要求4所述的一种收集物镜，其特征在于，收集物镜的焦距和胶合透镜的焦距通过约束关系式进行约束，所述约束关系式为：1/10＜f/ttl＜1/20，5＜f(g2)/f＜7，f表示收集物镜的焦距，ttl表示收集物镜的光学总长，当所述胶合透镜为三胶合透镜时，f(g2)表示所述三胶合透镜的焦距，当所述胶合透镜为双胶合透镜时，f(g2)表示距离像面最近的双胶合透镜的焦距。

6.根据权利要求5所述的一种收集物镜，其特征在于，所述平凸透镜和所述弯月透镜的材质为n-bk7hti材料。

7.根据权利要求5所述的一种收集物镜，其特征在于，所述胶合透镜中的负透镜的材质为f2hti材料。

8.一种流式细胞仪，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的一种收集物镜。

9.根据权利要求8所述的一种流式细胞仪，其特征在于，流式细胞仪的流动池与所述平凸透镜之间设有利用光学耦合凝胶制备的光学耦合凝胶层。

10.根据权利要求9所述的一种流式细胞仪，其特征在于，光学耦合凝胶层的厚度范围为：0.08mm～0.15mm，光学耦合凝胶的折射率在范围为14.5～1.52。

技术总结本发明公开了一种收集物镜和流式细胞仪，涉及物镜成像技术领域，收集物镜包括：依次设置的平凸透镜、弯月透镜和胶合透镜，且平凸透镜的主光轴、弯月透镜的主光轴和胶合透镜的主光轴共轴，平凸透镜的平面为光入射面，弯月透镜的凹面为光入射面。本发明解决了流式细胞仪对大数值孔径的需求，且将应用波长拓展到了350nm～900nm。技术研发人员：杨波,秦晓琨,赵军,马永波受保护的技术使用者：北京指真生物科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13