本發(fā)明涉及基質(zhì)輔助激光解析離子源型MALDI-TOF技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種激光解析離子源激光光路。

背景技術(shù)：

基質(zhì)輔助激光解析離子源型MALDI-TOF是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型軟電離生物質(zhì)譜，簡(jiǎn)單、高效，因此獲得了廣泛應(yīng)用。其工作原理如下：激光系統(tǒng)發(fā)射一定波長(zhǎng)（常用337nm或355nm）的紫外光，通過(guò)光學(xué)透鏡組傳導(dǎo)聚焦在靶樣上，靶樣上的樣品在短時(shí)間內(nèi)獲得能量，不同樣品被分解成各種相應(yīng)片段的離子；由于各離子的質(zhì)荷比不同，其在飛行管中的運(yùn)動(dòng)速度不同，到達(dá)飛行管終端檢測(cè)設(shè)備的時(shí)間也不同，因此可根據(jù)檢測(cè)到的離子信號(hào)形成相應(yīng)的圖譜。具體地，如中國(guó)專利“基質(zhì)輔助激光解析離子源激光及成像集成系統(tǒng)”（申請(qǐng)?zhí)枮?01510913071.5）所述，激光發(fā)射部分的激光光纖頭調(diào)節(jié)器傾斜設(shè)置在離子源腔體的左上方，進(jìn)行光傳導(dǎo)的激光光路光學(xué)透鏡組設(shè)置在激光光纖頭調(diào)節(jié)器下方的透鏡組支架上，上述激光光路光學(xué)透鏡組由沿激光光纖頭調(diào)節(jié)器的主光軸同軸設(shè)置的凸透鏡、進(jìn)光凸透鏡和出光凸透鏡組成。

在基因?qū)W方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，對(duì)基因分析物的鑒定要求更加精準(zhǔn)化。由于基因鑒定物普遍具有鑒定量小的特點(diǎn)，激光光路的焦點(diǎn)相對(duì)過(guò)大，尤其當(dāng)使用1536個(gè)靶位的基質(zhì)靶板時(shí)，單個(gè)靶點(diǎn)達(dá)到直徑小于0.8mm的程度，采用現(xiàn)有基質(zhì)輔助激光解析離子源型MALDI-TOF針對(duì)目標(biāo)靶位進(jìn)行激光激發(fā)操作時(shí)，很容易出現(xiàn)激發(fā)誤操作或者激發(fā)后得不到理想波形的情況。

研究表明，質(zhì)子解析為離子所需能量是固定的，當(dāng)激光通過(guò)透鏡在焦點(diǎn)處的平均能量密度較小時(shí)，質(zhì)子不能分解成相應(yīng)的離子或者分解量較小，會(huì)造成不能生成波峰圖譜或生成的圖譜質(zhì)量較差，影響儀器的檢測(cè)分辨率。此時(shí)，需要相應(yīng)加大激光器的發(fā)射功率來(lái)增加焦點(diǎn)處的能量，使其達(dá)到質(zhì)子分解成離子過(guò)程所需要的能量級(jí)別。但激光器發(fā)射能量的大小與其壽命成反比，即激光器發(fā)射的功率能量越大，其使用壽命越短。由于在焦點(diǎn)光總能量一定的情況下，平均能量密度與焦點(diǎn)面積成反比，因此，可以通過(guò)優(yōu)化光學(xué)透鏡組合的方式，縮小焦點(diǎn)面積，提高焦點(diǎn)能量密度，從而提高操作準(zhǔn)確性、獲得高質(zhì)量圖譜，并在一定程度上延長(zhǎng)激光發(fā)射器的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供一種激光解析離子源激光光路。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的激光解析離子源激光光路，包括傾斜設(shè)置在離子源腔體左上方的激光光纖頭調(diào)節(jié)器，所述激光光纖頭調(diào)節(jié)器下方設(shè)置有透鏡組支架，所述透鏡組支架上依次設(shè)置有與激光光纖頭調(diào)節(jié)器主光軸同軸的準(zhǔn)直用平凸透鏡、聚焦用雙凸透鏡、聚焦用負(fù)彎月透鏡和聚焦用正彎月透鏡，使入射光纖直徑為0.2mm，入射發(fā)散角為24.5度時(shí)，聚焦焦點(diǎn)直徑達(dá)到50～120um，當(dāng)入射光為1W時(shí)，所述聚焦焦點(diǎn)處平均功率密度能夠達(dá)到160～252W/mm²。

所述準(zhǔn)直用平凸透鏡的直徑為15～35mm，焦距為40～100mm；所述聚焦用雙凸透鏡的外徑為15～35mm，焦距為20～100mm；所述聚焦用負(fù)彎月透鏡的外徑為8～20mm，焦距為-30～-100mm；所述聚焦用正彎月透鏡的外徑為8～20mm，焦距為20～100mm；聚焦用負(fù)彎月透鏡和聚焦用正彎月透鏡的鏡面相貼合，所述入射光纖頭部與準(zhǔn)直用平凸透鏡的間距H1在25～35mm之間，聚焦用正彎月透鏡與聚焦焦點(diǎn)的間距H2在25～35mm之間，準(zhǔn)直用平凸透鏡與聚焦用雙凸透鏡的間距H3在75～85mm之間，聚焦用雙凸透鏡與聚焦用正彎月透鏡的間距H4在15～25mm之間。

位于所述聚焦用雙凸透鏡和聚焦用負(fù)彎月透鏡之間、所述聚焦用負(fù)彎月透鏡和聚焦用正彎月透鏡之間的所述離子源腔體壁面上均開(kāi)設(shè)有排氣孔。

本發(fā)明提供的激光解析離子源激光光路，采用由一個(gè)準(zhǔn)直用平凸透鏡、一個(gè)聚焦用雙凸透鏡、一個(gè)聚焦用負(fù)彎月透鏡和一個(gè)聚焦用正彎月透鏡組成的透鏡組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，優(yōu)化了激光光路焦點(diǎn)面積和焦點(diǎn)能量密度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)輔助激光解析離子源型MALDI-TOF針對(duì)基因鑒定物進(jìn)行基質(zhì)解析的要求，避免了激光光路焦點(diǎn)過(guò)大引起的激發(fā)誤操作或者激發(fā)后得不到理想波形等情況的發(fā)生，同時(shí)在一定程度上提高了激光發(fā)射器的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的激光解析離子源激光光路，包括傾斜設(shè)置在離子源腔體1左上方的激光光纖頭調(diào)節(jié)器2，激光光纖頭調(diào)節(jié)器2下方設(shè)置有透鏡組支架，透鏡組支架上依次設(shè)置有與激光光纖頭調(diào)節(jié)器2主光軸同軸的準(zhǔn)直用平凸透鏡3、聚焦用雙凸透鏡4、聚焦用負(fù)彎月透鏡5和聚焦用正彎月透鏡6，使入射光纖7直徑為0.2mm，入射發(fā)散角為24.5度時(shí)，聚焦焦點(diǎn)8直徑達(dá)到50～120um，當(dāng)入射光為1W時(shí)，聚焦焦點(diǎn)8處平均功率密度能夠達(dá)到160～252W/mm²。其中，準(zhǔn)直用平凸透鏡3上側(cè)設(shè)置帶有螺紋的壓緊塊，以旋入方式將準(zhǔn)直用平凸透鏡3及其下側(cè)的O型密封圈壓緊密封。

實(shí)際光學(xué)成像相對(duì)近軸光學(xué)的理論值會(huì)存在一定的偏離，這種偏差稱為像差。上述激光光路中的像差主要來(lái)自于球差。

根據(jù)球差原理，軸上點(diǎn)發(fā)出的同心光束，經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)各鏡片的折射面折射后，不同孔徑角的光線交光軸于不同點(diǎn)，相對(duì)于理想像點(diǎn)具有不同的位置偏差，簡(jiǎn)稱球差δL′，其公式為：

公式（1）中，L′為實(shí)際光線與光軸交點(diǎn)位置，為理想像點(diǎn)與光軸交點(diǎn)位置。

δL′是沿光軸方向量度，又稱為軸上球差；球差也可以沿垂直于光軸方向量度，即在高斯像平面上形成的彌散斑半徑，被稱為垂軸球差，以△y′表示：

公式（2）中，U′為像方孔徑角；

從公式可以看出，焦面聚焦光斑半徑即為垂軸球差；同時(shí)，光線像方孔徑角越大，球差值越大。

因此，在本發(fā)明中，聚焦用雙凸透鏡4用來(lái)會(huì)聚光束；聚焦用負(fù)彎月透鏡5和聚焦用正彎月透鏡6主要用來(lái)校正凸透鏡所產(chǎn)生球差。根據(jù)球差理論，聚焦用負(fù)彎月透鏡5產(chǎn)生負(fù)球差，聚焦用正彎月透鏡6產(chǎn)生正球差，兩者聯(lián)用時(shí)，可以在不改變光焦度的同時(shí)，減小聚焦用雙凸透鏡4產(chǎn)生的球差。使聚焦光斑面積減小，從而在不提高發(fā)射激光總能量的條件下，提高焦點(diǎn)能量密度，提高操作準(zhǔn)確性、獲得高質(zhì)量圖譜，并在一定程度上延長(zhǎng)激光器的使用壽命。

進(jìn)一步地，如圖2所示，準(zhǔn)直用平凸透鏡3的直徑為15～35mm，焦距為40～100mm；聚焦用雙凸透鏡4的外徑為15～35mm，焦距為20～100mm；聚焦用負(fù)彎月透鏡5的外徑為8～20mm，焦距為-30～-100mm；聚焦用正彎月透鏡6的外徑為8～20mm，焦距為20～100mm；聚焦用負(fù)彎月透鏡5和聚焦用正彎月透鏡6的鏡面相貼合，入射光纖7頭部與準(zhǔn)直用平凸透鏡3的間距H1在25～35mm之間，聚焦用正彎月透鏡6與聚焦焦點(diǎn)8的間距H2在25～35mm之間，準(zhǔn)直用平凸透鏡3與聚焦用雙凸透鏡4的間距H3在75～85mm之間，聚焦用雙凸透鏡4與聚焦用正彎月透鏡6的間距H4在15～25mm之間。采用上述參數(shù)后，激光器發(fā)射一定波長(zhǎng)（常用337nm或355nm）的紫外光光波時(shí)，光路輸出焦點(diǎn)直徑為50～120um，可以針對(duì)直徑小于0.8mm的樣靶準(zhǔn)確操作，有效避免打錯(cuò)樣靶的現(xiàn)象。

如圖1所示，位于聚焦用雙凸透鏡4和聚焦用負(fù)彎月透鏡5之間、以及聚焦用負(fù)彎月透鏡5和聚焦用正彎月透鏡6之間的離子源腔體壁面上開(kāi)設(shè)有排氣孔9。由于上述鏡片均在常壓下裝配，使用時(shí)，離子源腔體1為真空系統(tǒng)，設(shè)置排氣孔9后，可以將上述兩兩鏡片之間的空氣抽出，有效避免由于內(nèi)外壓差造成的鏡片崩裂。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，優(yōu)化了激光光路焦點(diǎn)尺寸和焦點(diǎn)能量密度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了基質(zhì)輔助激光解析離子源型MALDI-TOF針對(duì)基因鑒定物進(jìn)行基質(zhì)解析的要求，避免了激光光路焦點(diǎn)過(guò)大引起的激發(fā)誤操作或者激發(fā)后得不到理想波形等情況，能夠有效提高激光解析離子源質(zhì)譜儀器的圖譜分辨率，并在一定程度上提高激光發(fā)射器的使用壽命。