光鑷?yán)庾V技術(shù)
產(chǎn)品簡介
光鑷?yán)庾V技術(shù)（laser tweezers Raman spectroscopy LTRS）結(jié)合光鑷與顯微拉曼光譜技術(shù)，可對單個微納顆粒或單細(xì)胞進(jìn)行操控與生化分析。常規(guī)顯微拉曼光譜技術(shù)可以獲得微米尺度分子結(jié)構(gòu)信息，但是對于懸浮氣/液體中微小粒子或細(xì)胞樣品檢測時，由于布朗運(yùn)動或溶液懸浮等因素，很難對樣品進(jìn)行*準(zhǔn)定位與測量。光鑷技術(shù)可以穩(wěn)定束縛與操縱微納顆粒及生物分子，有效解決懸浮微顆粒的*準(zhǔn)檢測。
光鑷技術(shù)對微粒的操控是非接觸的遙控方式，不會給對象造成機(jī)械損傷，可穿過氣/溶液表層界面檢測內(nèi)部顆粒物信息，同時，光鑷捕獲的微粒尺度為幾十納米到幾十微米，是生物細(xì)胞、細(xì)胞器、生物大分子以及氣溶膠等物質(zhì)尺度范圍。拉曼光譜亦是一種無損傷的分子光譜技術(shù)，具有譜峰信息豐富，特異性強(qiáng)等優(yōu)勢，因此，光鑷?yán)m用于微納米尺度的單分子研究領(lǐng)域應(yīng)用。
典型應(yīng)用
1、單細(xì)胞成分分析，鑒定，以及細(xì)胞分選、膜層原位力學(xué)分析
2、氣溶膠單顆粒粒徑大小、形貌特征混合物狀態(tài)以及顆粒物表面信息表征
3、生物軟物質(zhì)研究，蛋白質(zhì)折疊與動態(tài)性質(zhì)，NA與蛋白相互作用、分子馬達(dá)等研究。
4、納米材料：碳納米管，金屬顆粒等
系統(tǒng)介紹
RTS-LTRS 光鑷?yán)庾V系統(tǒng)是北京卓立漢光儀器有限公司全新推出的光鑷-拉曼聯(lián)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)合先進(jìn)的光鑷微控技術(shù)與拉曼分子識別分析技術(shù)，高度集成、性能穩(wěn)定、易于操作，能夠?qū)崿F(xiàn)同時控制大量(200 個)目標(biāo)和高精度的微納米級顆粒物的分析測量。
1.儀器原理和實(shí)現(xiàn)方式
光鑷技術(shù)捕獲單個顆粒的基本原理如圖１所示。激光通過倒置顯微鏡形成匯聚光線，高度聚焦的激光會在焦點(diǎn)中心形成一個勢能梯度中心，稱之為勢阱或光阱。透明的球形微粒會被光阱在三維空間中捕獲，從而進(jìn)行操控、排列與微小力的測量。更復(fù)雜一點(diǎn)的情況是光折射的梯度力與光散射力以及粒子本身的重力與浮力共同平衡，并在限制粒子的布朗運(yùn)動后實(shí)現(xiàn)3D捕獲操控。
光鑷原理：采用100kHz AOD（聲光偏轉(zhuǎn)器）高速分時掃描不同位置，從而形成多個光阱；
區(qū)別于傳統(tǒng)的光鑷技術(shù)，這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)：
1. 控制目標(biāo)更多：可以產(chǎn)生200個以上的光阱，同時捕獲200個以上的目標(biāo)微粒；
2. 控制激光強(qiáng)度：0~100%，可獨(dú)立控制每個光阱
3. 控制光阱移動：軌跡、步長、速度等
4. 降低光阱的漂移：光阱間漂移僅0.05nm/min
5. 提高測力精度：更加精確定位光阱坐標(biāo)
6. 降低系統(tǒng)噪音：無機(jī)械振動，提高整體穩(wěn)定性
2.系統(tǒng)介紹
RTS-LTRS光鑷?yán)庾V系統(tǒng)有兩種結(jié)構(gòu)（如下圖所示）
結(jié)構(gòu)一：在卓立漢光自主研制的標(biāo)準(zhǔn)RTS顯微共聚焦拉曼光譜儀的基礎(chǔ)上配置具有雙層無限遠(yuǎn)光路的倒置顯微鏡，上層光路多光阱光鑷系統(tǒng)，下層光路為拉曼光路出入口，可內(nèi)置不同波長激光器，也可外部耦合激光器，拉曼信號通過光纖或者空間光路耦合到光譜儀，光路如下：
結(jié)構(gòu)二：在卓立漢光自主研制的標(biāo)準(zhǔn)RTS顯微共聚焦拉曼光譜儀的基礎(chǔ)上配置具有雙層無限遠(yuǎn)光路的倒置顯微鏡，上層光路多光阱光鑷系統(tǒng)，拉曼激光從顯微鏡的側(cè)口進(jìn)入，拉曼信號原路返回接光譜儀，可內(nèi)置不同波長激光器，也可外部耦合激光器，拉曼信號通過光纖或者空間光路耦合到光譜儀，光路如下：
性能優(yōu)勢：
標(biāo)配320mm焦長影像校正高通光量光譜儀，高像素深制冷光譜CCD相機(jī)，可擴(kuò)展EMCCD，ICCD，InGaAs陣列等探測器，擴(kuò)展系統(tǒng)功能
集成化設(shè)計，無外置裸露光學(xué)元器件 ；
可以實(shí)現(xiàn)不同尺寸的多目標(biāo)懸浮和自由移動，從納米尺度至百微米尺度
多目標(biāo)捕獲，水中200個以上的不同尺寸目標(biāo)，空氣中不同尺寸液滴陣列的捕獲。
可XYZ三維方向精確控制捕獲激光和拉曼激發(fā)激光焦點(diǎn)之間的相對位置，測試不同位置的拉曼信號
非接觸、作用力均勻，不會造成對象機(jī)械損傷和污染。
可以捕獲操縱常見樣品及納米顆粒、不規(guī)則顆粒及氣相中的液滴進(jìn)行3D捕獲。
系統(tǒng)穩(wěn)定度更高，測量結(jié)果受環(huán)境干擾更小
操控更加靈活，光阱移動精度更高
避免視場不同位置光阱剛度的差異
可以進(jìn)行多目標(biāo)力學(xué)測量
典型參數(shù)
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拉曼光譜
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激光波長
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532nm（＞60mW），785nm（＞50mW）
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拉曼頻移范圍
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80-9000cm-1@532nm，80-3200cm-1@785nm
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光譜分辨率
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<2cm-1
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信噪比
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>20:1
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空間分辨率
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橫向分辨率:<500nm@532nm 激光 縱向分辨率:<2um@50um 針孔，532nm 激光；
＜1um@10um 針孔，532nm 激光
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光譜儀
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320 mm 焦長，Czerny-Turner 式
1800g/mm@500nm Blazed
600g/mm@500nm Blazed
150g/mm@500nm Blazed
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光譜 CCD 探測器
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≥2000*256 像素，背照式深耗盡芯片，QE>90%，可見近紅外專用
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科研級倒置顯微鏡
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照明立柱與明場照明模塊 ； 雙層光路 ;
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光鑷
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定位分辨率
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＜0.01nm
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激光器功率
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1064 nm， 5w laser, class 4
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控制目標(biāo)個數(shù)
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精確控制 200 個目標(biāo)
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捕獲范圍
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大小 50nm~30μm，取決于被捕獲目標(biāo)性質(zhì)）
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光阱切換速率為
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100KHz
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時間漂移
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4nm/min
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多目標(biāo)的光阱間漂移
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優(yōu)于 0.05nm/min
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AOD 響應(yīng)漂移
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＜1%
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AOD 線性漂移
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＜1%
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鬼影相對強(qiáng)度
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從 25%下降到 0.1%
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高速 CMOS
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1000 幀/秒@128X128 分辨率）；力學(xué)測量的分辨率可達(dá)約 100fN，精確度約 1pN
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軟件
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專用的拉曼光譜檢測與分析軟件
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測試案例
光鑷數(shù)據(jù):
拉曼數(shù)據(jù):
拉曼-光鑷聯(lián)用數(shù)據(jù):
測試顆粒：濃度為0.5M到2M的NaCl水溶液發(fā)生的氣溶膠顆粒
穩(wěn)定的環(huán)境條件下，在2分鐘內(nèi)的連續(xù)25次測量中，液滴半徑為4359.73±0.55nm，分辨率優(yōu)于1nm；折射率為1.3757±0.0002，波動約0.015%
13810146393
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