一种应用于MALDI-TOF-MS的激光衰减器的制作方法

一种应用于maldi-tof-ms的激光衰减器
技术领域
1.本发明涉及激光衰减器技术领域，具体涉及一种应用于maldi-tof-ms的激光衰减器。
2.背景技
3.医疗激光器作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(maldi-tof-ms)的重要器件，其激光输出参数直接影响着maldi-tof-ms鉴定结果的质量。目前市场上所使用的激光器在激光波长，激光最大能量，激光脉冲宽度均满足maldi-tof-ms需求。但是实际使用过程中目前市场上的医疗激光器最高能量输出(大于等于70μj)远远高于maldi的检测需求(蛋白质0-5μj，核酸10-20μj)，但是调节精度过低(约为1-2μj)。该结果造成了maldi-tof-ms使用过程中针对不同测试样品无法调节至最佳的激光能量大小，制约了maldi-tof-ms测试结果的分辨率，灵敏度以及定量性能的提升。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种应用于maldi-tof-ms的激光衰减器。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种应用于maldi-tof-ms的激光衰减器，包括出光光纤座、入光光纤座、聚焦透镜、1/4波长波片、高精度舵机、偏振片、衰减片以及用于驱动衰减片插入、移出光路的驱动机构，所述出光光纤座位于聚焦透镜的入光侧，所述聚焦透镜的出光侧设有1/4波长波片，所述1/4波长波片安装于高精度舵机上，用于调节1/4波长波片的旋转角度，所述1/4波长波片的出光侧设有偏振方向正交的两偏振片，所述入光光纤座位于偏振方向正交的两偏振片的出光侧，所述入光光纤座位与偏振方向正交的两偏振片之间设置有若干组衰减片，所述衰减片分别安装于各驱动机构上。
7.进一步的，所述1/4波长波片与聚焦透镜之间设有第一增透窗口片，所述第一增透窗口片的反射光侧设置有一光电二极管。
8.进一步的，所述衰减片与入光光纤座位之间设有第二增透窗口片，所述第二增透窗口片的反射光侧设置有一光电二极管。
9.进一步的，所述第一增透窗口片与第二增透窗口片正交设置，且两增透窗口片的倾角均为45
°
。
10.进一步的，两片偏振片的倾角也均为45
°
。
11.进一步的，所述驱动机构选用电磁铁，所述衰减片固定安装于电磁铁的伸缩端。
12.本发明的有益效果在于：
13.1、本发明提供的衰减器兼容市场上所有的光纤输出式医疗激光器，使用简便。
14.2、该衰减器可以将激光调节范围约束至需求能量范围附近大幅提升调节精度。
15.3、该衰减器内部设计充分考虑激光损耗，实际可输出原激光的80％以上能量。
16.4、本发明提供的衰减器配有单独的快速激光同步触发，不会因为增加该衰减器造成激光触发时序错误。
17.5、本发明提供的衰减器配有单独的能量检测二极管，校正后可同步输出能量输出大小。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图。
19.图2为实施实例中第一光电二极管的波形图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.参照附图1所示，一种应用于maldi-tof-ms的激光衰减器，包括出光光纤座、入光光纤座、聚焦透镜、1/4波长波片、高精度舵机、偏振片、衰减片以及用于驱动衰减片插入、移出光路的驱动机构，出光光纤座位于聚焦透镜的入光侧，聚焦透镜的出光侧设有1/4波长波片，其中聚焦透镜用于将激光重新聚焦于出口处的出光光纤座；1/4波长波片安装于高精度舵机上，用于调节1/4波长波片的旋转角度。
22.1/4波长波片的出光侧设有偏振方向正交的两偏振片，两片偏振片的倾角也均为45
°
，偏振片正交设置能够避免镜片厚度带来的光路偏离。
23.入光光纤座位于偏振方向正交的两偏振片的出光侧，入光光纤座位与偏振方向正交的两偏振片之间设置有若干组衰减片，衰减片分别安装于各驱动机构上；本实施例中驱动机构选用电磁铁，衰减片固定安装于电磁铁的伸缩端。电磁铁为伸缩式电磁铁用于控制衰减片的是否进入光路，衰减片的数量可依据需求使用。
24.在衰减器的使用过程中，通过在光路中插入衰减片实现能量调节精度提升，最高可输出能量降低。假设激光输入能量90μj，目标使用能量为5μj左右，无衰减片模式最小可调精度为1μj(90/90),可调范围0-90μj。当插入一片50％通过率衰减片，可调精度提升至0.5μj，可调范围减少至0-45μj。
25.进一步的，1/4波长波片与聚焦透镜之间设有第一增透窗口片，第一增透窗口片的反射光侧设置有一光电二极管，衰减片与入光光纤座位之间设有第二增透窗口片，第二增透窗口片的反射光侧设置有一光电二极管；两增透窗口片的倾角均为45
°
，且第一增透窗口片与第二增透窗口片正交设置，正交放置的窗口片避免了镜片厚度引入的光束方向偏离。两片激光增透窗口片会将少量激光反射至光电二极管，光电二极管输出相应的电信号。其中，左侧第一个光电二极管可以接受激光产生脉冲电信号作为触发，第二个光电二极管可通过感应衰减后的激光强度评价能量大小。
26.使用过程中，激光器激光可由光纤直接引入该衰减器，衰减器中激光从出光光纤座射出穿过聚焦透镜聚焦后依次穿过第一增透窗口片、1/4波长波片与偏振方向正交的两偏振片，穿过第一增透窗口片的激光经1/4波长波片将线偏振激光转换成圆偏振，接着通过两片偏振方向正交的偏振片，1/4波长波片通过高精度舵机(最小旋转角度0.5
°
)控制角度(0-45
°
)激光可实现0-100％输出调节，偏振片射出的光分别经衰减片及第二增透窗口片射
入出口处的入光光纤座位中。若光路中无衰减片时，偏振片射出的光则直接通过第二增透窗口片射入出口处的入光光纤座位中。
27.本实施例中进一步提供采用上述技术方法的实施实例：
28.激光参数：激光波长为355nm，激光最高强度70μj，激光频率100hz，激光脉宽1.5ns。
29.器件参数：聚焦透镜直径15mm焦距f＝100mm；增反45
°
窗口15*15*1mm方片表面镀355nm增透膜；pd采用纳秒级快速二极管，舵机使用磁控制步进舵机；波片1/4波片尺寸直径20mm；偏振片15*15*0.5mm；衰减片50％通过率2片；光纤耦合头为sm905标准接头。
30.实际使用：
①
无衰减片激光可调范围0-65μj(光路及耦合能量损耗)，调节最小精度0.72μj；
②
50％衰减片激光可调范围0-32.5μj(光路及耦合能量损耗)，调节最小精度0.36μj；
③
50％、50％双衰减片激光可调范围0-16.2μj(光路及耦合能量损耗)，调节最小精度0.18μj。
31.参照附图2所示，从图中可以看出，左侧第一个光电二极管可输出1.7v左右的脉冲信号，且该信号上升沿仅3.6ns，即针对激光脉冲信号具有较快的触发速度。
32.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。