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原文传递利用可调焦透镜的粒子表征

专利名称：	利用可调焦透镜的粒子表征
摘要：	一种粒子表征设备，包括：光源(302)，该光源用于利用光束照射样品；检测器(306)，该检测器布置成检测来自光束(108)与样品的相互作用的散射光；可调焦透镜(125、145)，该可调焦透镜布置成从散射体积收集用于检测器(306)的散射光和/或将光束(108)引导到样品中；样品保持器(110)，该样品保持器具有一对相对的电极，并且被配置为将样品保持在该对电极之间的测量体积中的适当位置，使得样品的平面表面与电极表面正交地对准，该平面表面(150)邻近散射体积，其中，对可调焦透镜(125、145)的调整引起通过使散射体积移动对平面表面(150)和散射体积的相对位置的调整。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	英国;GB
申请人：	马尔文帕纳科公司
发明人：	贾森·塞西尔·威廉·科比特;戴维·布赖斯
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201780087992.8
公开号：	CN110402380A
代理机构：	成都超凡明远知识产权代理有限公司
代理人：	王晖;吴莎
分类号：	G01N15/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	英国伍斯特郡
主权项：	1.一种粒子表征设备，包括：光源，所述光源用于利用光束照射样品；检测器，所述检测器被布置成检测来自所述光束与所述样品的相互作用的散射光；可调焦透镜，所述可调焦透镜被布置成从散射体积收集用于所述检测器的所述散射光和/或将所述光束引导到所述样品中；样品保持器，所述样品保持器具有一对相对的电极，并且被配置为将样品保持在该对电极之间的测量体积中的适当位置，使得所述样品的平面表面与电极表面正交地对准，所述平面表面邻近所述散射体积；其中，对所述可调焦透镜的调整引起通过使所述散射体积移动对所述平面表面和所述散射体积的相对位置的调整。 2.根据权利要求1所述的设备，所述设备被配置为使得对所述平面表面和所述散射体积的相对位置的调整不包括使照射光学路径或检测光学路径中的任何光学元件平移。 3.根据权利要求1或2所述的设备，还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜设置在所述可调焦透镜和所述样品之间。 4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述聚焦透镜具有在所述可调焦透镜的主平面上的焦点。 5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，所述聚焦透镜具有在样品池内的焦点。 6.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括照射可调焦透镜，所述照射可调焦透镜被配置为将所述光束引导到所述样品中。 7.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括检测可调焦透镜，所述检测可调焦透镜被配置为收集用于所述检测器的所述散射光。 8.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述设备能够被配置为协同地调整所述照射可调焦透镜和所述检测可调焦透镜。 9.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述散射体积的位置能够在不使透镜或透镜元件平移的情况下进行调整。 10.根据任一项前述权利要求所述的设备，包括：检测光学路径，所述散射光通过所述检测光学路径到达所述检测器；以及照射光学路径，所述光束从所述光源通过所述照射光学路径到达所述样品，其中: 所述可调焦透镜能够具有光轴，所述检测光学路径在所述检测可调焦透镜的与所述样品相反的一侧上与所述光轴成第一非零角度，所述照射光学路径在所述照射可调焦透镜的与所述样品相反的一侧上与所述光轴成第二非零角度。 11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一角度和第二角度基本上相等。 12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第一角度和/或第二角度在5度至15度之间，和/或能够为10度或以下或者为5度或以下。 13.根据权利要求10至12中任一项所述的设备，其中，在所述散射体积处所述检测光学路径和所述照射光学路径之间的角度为10度或以下。 14.根据权利要求10至13中任一项所述的设备，其中，当所述可调焦透镜被调整时，所述检测光学路径和所述照射光学路径两者在所述样品中保持基本上平行于所述平面表面。 15.根据权利要求10至14中任一项所述的设备，其中，所述照射光学路径和所述检测光学路径位于不同的平面中。 16.根据权利要求10至15中任一项所述的设备，包括光源耦合透镜，所述光源耦合透镜布置在所述照射光学路径上处于所述光源和所述可调焦透镜之间，所述光源耦合透镜被布置成将所述照射光学路径聚焦在所述可调焦透镜的主平面上。 17.根据权利要求10至15中任一项所述的设备，包括检测器耦合透镜，所述检测器耦合透镜布置在所述检测光学路径上处于所述检测器和所述可调焦透镜之间，所述检测器耦合透镜被配置为将所述检测光学路径聚焦在所述可调焦透镜的主平面上。 18.根据权利要求10至15中任一项所述的设备，其中，所述照射光学路径位于第一平面中，并且所述检测光学路径位于第二平面中，并且所述第一平面与所述第二平面成非零角度。 19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述第一平面和所述第二平面之间的角度限定散射角度。 20.根据任一项前述权利要求所述的设备，所述设备被配置为使得下述方式引起所述散射体积的增加：所述方式即通过改变所述可调焦透镜的焦距，将所述散射体积在所述样品中所处的位置移动得更接近所述平面表面。 21.根据任一项前述权利要求所述的设备，还包括分束器，所述分束器被配置为将照射光束中的一些照射光束引导到所述检测器上，以与来自所述检测光学路径的所述散射光混合。 22.根据权利要求21所述的设备，还包括致动器，所述致动器用于使所述照射光学路径和/或所述检测光学路径中的至少一个光学元件移动/振动，以便通过所述照射光学路径和/或所述检测光学路径的空间光调制来促进调制的外差光学检测。 23.根据任一项前述权利要求所述的设备，包括处理器，所述处理器被配置为基于所述检测器的输出执行zeta电位测量。 24.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括可变形透镜。 25.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括折射率能通过施加刺激被改变的材料。 26.根据任一项前述权利要求所述的设备，其中，所述可调焦透镜被布置成收集下述中至少之一：前向散射光、后向散射光和侧向散射光。 27.一种粒子表征设备，包括：光源，所述光源用于利用光束照射样品；检测器，所述检测器被布置成检测来自所述光束与所述样品的相互作用的散射光；以及可调焦透镜，所述可调焦透镜被布置成从散射体积收集用于所述检测器的所述散射光和/或将所述光束引导到所述样品中，其中，所述设备被布置成使得对所述可调焦透镜的焦距的调整引起所述散射体积的位置的变化，而不引起照射光学路径和检测光学路径之间的角度的变化。 28.根据权利要求27所述的设备，其中，沿着所述照射光学路径和/或所述检测光学路径在所述可调焦透镜和所述样品之间设置有聚焦透镜。 29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述聚焦透镜能够具有在所述可调焦透镜的主平面上的焦点。 30.根据权利要求28或29所述的设备，其中，所述聚焦透镜具有在样品池内的焦点。 31.根据权利要求27所述的设备，其中，所述散射体积的位置能够在不使透镜或透镜元件平移的情况下进行调整。 32.根据权利要求27至31中任一项所述的设备，还包括样品池和/或样品池保持器，用于接收所述样品。 33.根据权利要求27至32中任一项所述的设备，包括：检测光学路径，所述散射光通过所述检测光学路径到达所述检测器；以及照射光学路径，所述光束从所述光源通过所述照射光学路径到达所述样品；其中，所述检测光学路径和所述照射光学路径中至少之一通过所述可调焦透镜。 34.根据权利要求34所述的设备，其中，所述检测光学路径和所述检测光学路径两者都通过所述可调焦透镜。 35.根据权利要求27至34中任一项所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括光轴，并且检测光学路径与所述光轴成第一非零角度，并且所述照射光学路径与所述光轴成第二非零角度。 36.根据权利要求35所述的设备，其中，所述第一角度和第二角度基本上相等。 37.根据权利要求36所述的设备，其中，所述第一角度和/或所述第二角度均在5度至15度之间，和/或为10度或以下或者为5度或以下。 38.根据权利要求37所述的设备，其中，在所述散射体积处所述检测光学路径和所述照射光学路径之间的角度为10度或以下。 39.根据权利要求27至38中任一项所述的设备，其中，所述照射光学路径和所述检测光学路径位于共同平面中。 40.根据权利要求33至39中任一项所述的设备，其中，所述检测光学路径和所述照射光学路径在距所述可调焦透镜一定距离的第一位置处相交。 41.根据权利要求40所述的设备，其中，所述第一位置在所述可调焦透镜的光轴上。 42.根据权利要求40或41所述的设备，其中，所述可调焦透镜能操作以具有使所述可调焦透镜的焦点与所述第一位置共同定位的焦距。 43.根据权利要求42所述的设备，其中，所述可调焦透镜在所述焦点与所述第一位置被共同定位时是无动力的。 44.根据权利要求27至43中任一项所述的设备，所述设备被配置为使得下述方式引起所述散射体积的减小：所述方式即通过改变所述可调焦透镜的焦距，将所述散射体积在所述样品中所处的位置移动得更接近所述光源。 45.根据权利要求27至44中任一项所述的设备，还包括分束器，所述分束器被配置为将照射光束中的一些照射光束引导到所述检测器上，以与来自所述检测光学路径的所述散射光混合。这使得能够在所述检测器处进行外差光学检测。 46.根据权利要求45所述的设备，还包括致动器，所述致动器用于使所述照射光学路径和/或所述检测光学路径中的至少一个光学元件移动/振动，以便通过所述照射光学路径和/或所述检测光学路径的空间光调制来促进调制的外差光学检测。 47.根据权利要求27至46中任一项所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括可变形透镜和/或折射率能通过施加刺激被改变的材料。 48.根据权利要求28至47中任一项所述的设备，其中，所述可调焦透镜被配置为改变入射在所述聚焦透镜上的光束的宽度。 49.根据权利要求27至48中任一项所述的设备，还包括处理器，所述处理器被配置为使用所述检测器的输出执行动态光散射测量。 50.一种粒子表征设备，包括：光源，所述光源用于利用光束照射样品；检测器，所述检测器被布置成检测来自所述光束与所述样品的相互作用的散射光；可调焦透镜，所述可调焦透镜被布置成从散射体积收集用于所述检测器的所述散射光和/或将所述光束引导到所述样品中；以及聚焦反射器，所述聚焦反射器被配置为将照射路径和检测路径中至少之一引导到所述样品中。 51.根据权利要求50所述的设备，其中，所述设备被配置为使得：改变所述可调焦透镜的焦距使所述照射光学路径和检测光学路径在所述样品内的交会的角度变化，而不使所述散射体积的位置和/或大小更改。 52.根据权利要求50或51所述的设备，其中，所述聚焦反射器被配置为将所述照射光学路径和检测光学路径引导到所述样品中。 53.根据权利要求50至52中任一项所述的设备，其中，在所述可调焦透镜和所述样品之间设置有聚焦透镜。 54.根据权利要求53所述的设备，其中，所述聚焦透镜具有在所述可调焦透镜的主平面上的焦点。 55.根据权利要求54所述的设备，其中，散射角度能够在不使透镜或透镜元件平移的情况下进行调整。 56.根据权利要求50至55中任一项所述的设备，还包括样品池和/或样品池保持器，用于接收所述样品。 57.根据权利要求50至56中任一项所述的设备，包括：检测光学路径，所述散射光通过所述检测光学路径到达所述检测器；以及照射光学路径，所述光束从所述光源通过所述照射光学路径到达所述样品；其中，所述检测光学路径和所述照射光学路径中至少之一通过所述可调焦透镜。 58.根据权利要求57所述的设备，其中，所述检测光学路径和所述检测光学路径两者都通过所述可调焦透镜。 59.根据权利要求57或58所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括光轴，并且所述检测光学路径在所述可调焦透镜的检测器侧上与所述光轴成第一非零角度，并且所述照射光学路径在所述可调焦透镜的光源侧上与所述光轴成第二非零角度。 60.根据权利要求59所述的设备，其中，所述第一角度和第二角度基本上相等。 61.根据权利要求59或60所述的设备，其中，所述第一角度和/或所述第二角度在5度至15度之间，和/或为10度或以下或者为5度或以下。 62.根据权利要求57至61中任一项所述的设备，其中，在所述散射体积处所述检测光学路径和照射光学路径之间的角度为10度或以下。 63.根据权利要求57至62中任一项所述的设备，其中，所述照射光学路径和检测光学路径位于共同平面中。 64.根据权利要求57至63中任一项所述的设备，其中，所述检测光学路径和所述照射光学路径在距所述可调焦透镜一定距离的第一位置处相交。 65.根据权利要求64所述的设备，其中，所述第一位置在所述可调焦透镜的光轴上。 66.根据权利要求64或65所述的设备，其中，所述可调焦透镜能操作以具有使所述可调焦透镜的焦点与所述第一位置共同定位的焦距。 67.根据权利要求66所述的设备，其中，所述可调焦透镜在所述焦点与所述第一位置被共同定位时是无动力的。 68.根据权利要求50至67中任一项所述的设备，其中，通过调整所述可调焦透镜来减小散射角度，引起所述散射体积的减小。 69.根据权利要求50至68中任一项所述的设备，其中，所述设备还包括分束器，所述分束器被配置为将照射光束中的一些照射光束引导到所述检测器上，以与来自检测光学路径的所述散射光混合。 70.根据权利要求69所述的设备，其中，所述分束器定位在所述照射光学路径和检测光学路径的交会点处。 71.根据权利要求70所述的设备，还包括致动器，所述致动器用于使所述照射光学路径和/或所述检测光学路径中的至少一个光学元件移动/振动，以便通过所述照射光学路径和/或所述检测光学路径的空间光调制来促进调制的外差光学检测。 72.根据权利要求50至71中任一项所述的设备，包括处理器，所述处理器被配置为执行zeta电位测量。 73.根据权利要求50至72中任一项所述的设备，其中，所述可调焦透镜包括可变形透镜和/或折射率能通过施加刺激被改变的材料。 74.根据权利要求50至73中任一项所述的设备，其中，所述可调焦透镜被布置成收集下述中至少之一：前向散射光、后向散射光和侧向散射光。 75.根据权利要求50至74中任一项所述的设备，其中，所述可调焦透镜被配置为改变入射在所述聚焦反射器上的所述光束的位置和/或光束的宽度。 76.根据权利要求50至75中任一项所述的设备，其中，所述聚焦反射器被配置为将检测光学路径聚焦在所述样品内。 77.根据权利要求50至76中任一项所述的设备，所述设备能操作以使用所述检测器的输出执行动态光散射测量。 78.根据权利要求50至77中任一项所述的设备，包括处理器，所述处理器被配置为：执行一组测量，通过控制所述可调焦透镜来使各个测量以不同的散射角度被执行；然后根据所述检测器针对所述一组测量的输出确定静态光散射测量。 79.根据权利要求50至78中任一项所述的设备，包括用于执行动态光散射测量的处理器。 80.一种执行动态或静态光散射测量的方法，包括：用光束照射样品，从而通过所述光束与所述样品的相互作用产生散射光；沿着与所述光束在所述样品内于检测区域处交会的检测光学路径检测散射光，从而获得数据；通过使在所述照射光学路径和所述检测光学路径中的至少一者中的可调焦透镜的焦距改变，来调整下述中至少之一：所述检测区域的位置；所述检测区域的体积；或者在所述检测区域处所述照射光学路径和所述检测光学路径之间的角度；在执行至少一个通过改变所述可调焦透镜的焦距进行的调整的步骤之后，重复至少一次对应的检测散射光的步骤；使用根据所述可调焦透镜的至少一个焦距获得的数据执行静态或动态光散射测量。 81.根据权利要求80所述的方法，还包括：执行动态光散射测量，其中每个调整步骤至少改变所述检测区域的位置，并且每个调整步骤对与先前调整步骤对应的测量数据为响应性的。 82.根据权利要求81所述的方法，包括：确定用于动态光散射测量的最佳测量位置。 83.根据权利要求82所述的方法，其中，确定最佳测量位置包括：使用所述测量数据的平均计数率，和/或获得从所述测量数据产生的相关图的截距。 84.根据权利要求80至83中任一项所述的方法，包括：通过从由调整所述可调焦透镜的焦距实现的多个散射角度获得测量数据，来执行动态或静态光散射测量。 85.根据权利要求80至84中任一项所述的方法，还包括：提供样品池内的粒子的估计浓度。 86.根据权利要求80至85中任一项所述的方法，其中，所述方法包括测量所述样品内的粒子的浓度。 87.根据权利要求80至86中任一项所述的方法，包括使用权利要求1至79中任一项所述的设备。
所属类别：	发明专利