一種質(zhì)譜儀核心部件的自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)，它由入射透鏡、帶中心透射孔的反射鏡、中繼透鏡、校正反射鏡和光電探測(cè)器組成。入射透鏡、帶中心透射孔的反射鏡、中繼透鏡和校正反射鏡在空間上順次排列，帶中心透射孔的反射鏡與入射激光光軸成45度放置，光電探測(cè)器放置在入射激光光軸的垂直方向。根據(jù)光電探測(cè)器所接收的激光功率判定入射激光入射到校正反射鏡上的激光光斑大小。通過移動(dòng)中繼透鏡，改變中繼透鏡和校正反射鏡之間的距離，動(dòng)態(tài)地調(diào)整入射到校正反射鏡上的激光光斑大小。本發(fā)明提供一種能夠動(dòng)態(tài)控制解析激光光斑大小的自動(dòng)控制光學(xué)系統(tǒng)，通過控制激光解析光斑大小，滿足質(zhì)譜儀在不同測(cè)試條件下的使用要求，增強(qiáng)質(zhì)譜儀的工作性能。
【專利說明】一種質(zhì)譜儀核心部件的自動(dòng)控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光光斑控制光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑 自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種高端的分析儀器，質(zhì)譜儀在生物醫(yī)學(xué)和材料分析領(lǐng)域具有極為重要的應(yīng) 用價(jià)值?；诩す饨馕鲭x子源的質(zhì)譜儀主要采用短波長(zhǎng)的紫外脈沖激光器作為離子解析用 激光源。
[0003] 目前用于人體疾病預(yù)防檢測(cè)的蛋白質(zhì)飛行質(zhì)譜儀的生產(chǎn)和研究常采用波長(zhǎng)為 337nm的氮?dú)饧す馄髯鳛榻馕黾す庠?。由于氮?dú)饧す馄鞯墓馐|(zhì)量問題，質(zhì)譜儀工作時(shí)激光 斑點(diǎn)的尺寸較大，精確的斑點(diǎn)尺寸控制實(shí)際上難以實(shí)現(xiàn)。
[0004] 隨著全固態(tài)激光技術(shù)的發(fā)展，采用高品質(zhì)全固態(tài)紫外脈沖激光器作為激光解析 用光源的新型質(zhì)譜儀成為可能。例如，利用非線性光學(xué)頻率變換技術(shù)和非線性光學(xué)晶體， 對(duì)Nd: YLF激光器產(chǎn)生的近紅外1047nm波長(zhǎng)激光進(jìn)行三倍頻，可以產(chǎn)生三次諧波的波長(zhǎng)為 349nm的紫外激光，取代目前常用的氮?dú)饧す?。再例如，通過研制波長(zhǎng)為1342nm的Nd: YV04 脈沖激光，再利用四倍頻手段可以獲得波長(zhǎng)為336nm的高重頻脈沖紫外激光。此外，采用紅 寶石激光器直接倍頻，可以獲得結(jié)構(gòu)緊湊的波長(zhǎng)為347nm的紫外脈沖激光。
[0005] 高品質(zhì)全固態(tài)紫外脈沖激光器可望獲得極好的光束質(zhì)量，能夠通過高質(zhì)量的光學(xué) 聚焦系統(tǒng)聚成斑點(diǎn)尺寸在微米量級(jí)的精細(xì)斑點(diǎn)，為高端質(zhì)譜儀實(shí)現(xiàn)分區(qū)掃描測(cè)試創(chuàng)造了條 件。
[0006] 但是，常規(guī)的質(zhì)譜儀激光光學(xué)聚焦系統(tǒng)只能將激光束變換成特定的激光斑點(diǎn)大 小，難以根據(jù)使用需要?jiǎng)討B(tài)地控制實(shí)際的激光斑點(diǎn)尺寸，使得其難以適應(yīng)不同應(yīng)用目標(biāo)的 需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服常規(guī)質(zhì)譜儀激光聚焦系統(tǒng)的不足，提供一種能夠動(dòng)態(tài)控制解 析激光光斑大小的自動(dòng)控制光學(xué)系統(tǒng)。采用本光學(xué)系統(tǒng)后，激光解析光斑可以根據(jù)使用要 求自動(dòng)調(diào)整，以滿足質(zhì)譜儀在不同測(cè)試條件下的使用要求。
[0008] -種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)由入射透鏡1、帶中心透 射孔的反射鏡2、中繼透鏡3、校正反射鏡4和光電探測(cè)器5組成。入射透鏡1、帶中心透射 孔的反射鏡2、中繼透鏡3和校正反射鏡4在空間上順次排列，帶中心透射孔的反射鏡2與 入射激光光軸成45度放置，光電探測(cè)器5放置在入射激光光軸的垂直方向。入射透鏡1將 入射激光聚焦到帶中心反射孔的反射鏡2的中心孔位置并使之通過帶中心孔的反射鏡2， 中繼透鏡3將聚焦后并從帶中心反射孔的反射鏡2出射的激光耦合到校正反射鏡4。校正 反射鏡4反射所入射的發(fā)散或匯聚激光，并部分由帶中心反射孔的反射鏡2反射到光電探 測(cè)器5。根據(jù)光電探測(cè)器5所接收的激光功率，可以判定入射激光經(jīng)過入射透鏡1、帶中心 透射孔的反射鏡2和中繼透鏡3后入射到校正反射鏡4上的激光光斑大小。通過移動(dòng)中繼 透鏡3改變中繼透鏡3和校正反射鏡4之間的距離，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整入射到校正反射鏡上 的激光光斑大小。為保證光學(xué)系統(tǒng)中激光斑點(diǎn)的耦合精度，所用的入射透鏡1和中繼透鏡3 均為像差得到很好校正的復(fù)合透鏡。帶中心透射孔的反射鏡2所用材料為金屬銅或鋁，表 面涂覆金反射層，其中心孔的尺寸為直徑2?20微米。光電探測(cè)器5為硅光電二極管或硅 光電池。校正反射鏡4為一種對(duì)波長(zhǎng)330?360nm高反的光學(xué)反射鏡。
[0009] 本發(fā)明主要用以解決高性能激光離子解析質(zhì)譜儀在不同應(yīng)用條件下的激光光斑 尺寸的自動(dòng)控制問題。利用高光學(xué)品質(zhì)的全固態(tài)紫外激光器，并采用本發(fā)明所述的光斑自 動(dòng)控制光學(xué)系統(tǒng)，將使得質(zhì)譜儀具備全區(qū)域平均采樣分析或按照特定空間分辨率、通過樣 品的二維掃描實(shí)現(xiàn)分區(qū)域逐點(diǎn)采樣分析的功能，能極大地增強(qiáng)質(zhì)譜儀的實(shí)際使用功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)在細(xì)小光斑工作狀態(tài) 下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2-種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)在粗大光斑工作狀態(tài)下 的結(jié)構(gòu)不意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】：
[0013] 如圖1和圖2所示，一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)由入 射透鏡1、帶中心透射孔的反射鏡2、中繼透鏡3、校正反射鏡4和光電探測(cè)器5組成。入射 透鏡1、帶中心透射孔的反射鏡2、中繼透鏡3和校正反射鏡4在空間上順次排列，帶中心透 射孔的反射鏡2與入射激光光軸成45度放置，光電探測(cè)器5放置在入射激光光軸的垂直方 向。入射透鏡1將入射激光聚焦到帶中心反射孔的反射鏡2的中心孔位置并使之通過帶中 心孔的反射鏡2,中繼透鏡3將聚焦后并從帶中心反射孔的反射鏡2出射的激光耦合到校正 反射鏡4。校正反射鏡4反射所入射的發(fā)散或匯聚激光，并部分由帶中心反射孔的反射鏡2 反射到光電探測(cè)器5。根據(jù)光電探測(cè)器5所接收的激光功率，可以判定入射激光經(jīng)過入射 透鏡1、帶中心透射孔的反射鏡2和中繼透鏡3后入射到校正反射鏡4上的激光光斑大小。 通過移動(dòng)中繼透鏡3改變中繼透鏡3和校正反射鏡4之間的距離，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整入射到 校正反射鏡上的激光光斑大小。為保證光學(xué)系統(tǒng)中激光斑點(diǎn)的耦合精度，所用的入射透鏡 1和中繼透鏡3均為像差得到很好校正的復(fù)合透鏡。帶中心透射孔的反射鏡2所用材料為 金屬銅或鋁，表面涂覆金反射層，其中心孔的尺寸為直徑2?20微米。光電探測(cè)器5為硅 光電二極管或娃光電池。校正反射鏡4為一種對(duì)波長(zhǎng)330?360nm高反的光學(xué)反射鏡。
[0014] 質(zhì)譜儀實(shí)際工作時(shí)，可以根據(jù)需要選擇所用的工作模式，并在分區(qū)掃描模式下，按 照分辨率設(shè)定要求調(diào)整激光光斑大小。此時(shí)，校正反射鏡4在光斑校正狀態(tài)下處于待測(cè)樣 品所處位置，通過移動(dòng)中繼透鏡3的前后位置，可以調(diào)整激光在校正反射鏡上的大小。
[0015] 圖1表示校正反射鏡4的反射面處于焦點(diǎn)位置時(shí)的工作狀態(tài)。校正反射鏡4將入 射激光反射，所反射激光經(jīng)過中繼透鏡3重新回到帶中心反射孔的反射鏡2,此時(shí)激光束焦 點(diǎn)將位于中心反射孔之中，很少有激光功率被轉(zhuǎn)折反射到光電探測(cè)器5之中，光電探測(cè)器5 探測(cè)的功率極小。
[0016] 圖2表示校正反射鏡4的反射面離開激光焦點(diǎn)位置時(shí)的工作狀態(tài)。校正反射鏡4 將入射激光反射，所反射激光經(jīng)過中繼透鏡3重新回到帶中心反射孔的反射鏡2,此時(shí)激光 束焦點(diǎn)將遠(yuǎn)離中心反射孔，將有很大部分激光功率被轉(zhuǎn)折反射到光電探測(cè)器5之中，光電 探測(cè)器5探測(cè)的功率較大。
[0017] 根據(jù)光電探測(cè)器5獲得的功率大小，可以判定入射激光在校正反射鏡4反射面上 的光斑大小。由于實(shí)際測(cè)試時(shí)，待測(cè)樣品位于校正反射鏡的位置，因此樣品上的光斑大小與 校正狀態(tài)下的光斑大小相同。
[0018] 本發(fā)明主要用以解決高性能激光離子解析質(zhì)譜儀在不同應(yīng)用條件下的激光光斑 尺寸的自動(dòng)控制問題。利用高光學(xué)品質(zhì)的全固態(tài)紫外激光器，并采用本發(fā)明所述的光斑自 動(dòng)控制光學(xué)系統(tǒng)，將使得質(zhì)譜儀具備全區(qū)域平均采樣分析或按照特定空間分辨率、通過樣 品的二維掃描實(shí)現(xiàn)分區(qū)域逐點(diǎn)采樣分析的功能，能極大地增強(qiáng)質(zhì)譜儀的實(shí)際使用功能。
[0019] 在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請(qǐng)中引用參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨(dú)引用 作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì) 本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)由入射透鏡1、帶中心透射 孔的反射鏡2、中繼透鏡3、校正反射鏡4和光電探測(cè)器5組成；入射透鏡1、帶中心透射孔 的反射鏡2、中繼透鏡3和校正反射鏡4在空間上順次排列，帶中心透射孔的反射鏡2與入 射激光光軸成45度放置，光電探測(cè)器5放置在入射激光光軸的垂直方向；入射透鏡1將入 射激光聚焦到帶中心反射孔的反射鏡2的中心孔位置并使之通過帶中心孔的反射鏡2,中 繼透鏡3將聚焦后并從帶中心反射孔的反射鏡2出射的激光耦合到校正反射鏡4 ;校正反 射鏡4反射所入射的發(fā)散或匯聚激光，并部分由帶中心反射孔的反射鏡2反射到光電探測(cè) 器5 ;根據(jù)光電探測(cè)器5所接收的激光功率，可以判定入射激光經(jīng)過入射透鏡1、帶中心透射 孔的反射鏡2和中繼透鏡3后入射到校正反射鏡4上的激光光斑大??；通過移動(dòng)中繼透鏡 3改變中繼透鏡3和校正反射鏡4之間的距離，可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整入射到校正反射鏡上的激光 光斑大小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于所用的入射透鏡1和中繼透鏡3均為像差得到很好校正的復(fù)合透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于帶中心透射孔的反射鏡2所用材料為金屬銅或鋁，表面涂覆金反射層，其中心孔 的尺寸為直徑2?20微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于光電探測(cè)器5為娃光電二極管或娃光電池。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于質(zhì)譜儀激光解析模斑大小自動(dòng)控制的光學(xué)系統(tǒng)，其 特征在于校正反射鏡4為一種對(duì)波長(zhǎng)330?360nm高反的光學(xué)反射鏡。
【文檔編號(hào)】H01J49/02GK104143495SQ201310162531
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】許洋, 沈永行, 姜培培 申請(qǐng)人:許洋