Durchflusszytometrie: OEM-Laser-Engines bieten mehrere Vorteile
Permanent ausgerichtete Laser-Engines, die auf miniaturisierten Komponenten basieren, senken die Kosten, vereinfachen die Montage und liefern bessere Ergebnisse für die nächste Generation von Durchflusszytometern.
26. Juli 2022 von Coherent
Die Durchflusszytometrie, insbesondere die Multi-Parameter-Durchflusszytometrie, ist eine der anspruchsvollsten Instrumentenanwendungen für Laser überhaupt. Das liegt daran, dass mehrere Laserstrahlen integriert, geformt, ausgerichtet und fokussiert werden müssen, und das alles mit einer Präzision und Wiederholbarkeit von wenigen Mikrometern.
Die Herausforderung wird immer größer, da die Hersteller von Durchflusszytometern unter dem Druck des Marktes stehen, die Kosten und die Größe ihrer Geräte zu reduzieren und gleichzeitig die Leistung und Zuverlässigkeit im Einsatz zu maximieren.
Laser-Engines – integrierte Module mit Lasern, Elektronik und Optomechanik – erweisen sich als Schlüsselelemente, die alle diese Faktoren gleichzeitig berücksichtigen. Die neueste Entwicklung im Bereich der Laser-Engines umfasst den revolutionären Einsatz von miniaturisierten, permanent ausgerichteten Optiken in den OEM-Laser-Engines der 3. Generation.
Sehen wir uns an, warum dies ein bahnbrechender Fortschritt ist.
Was genau ist ein Lasermotor der 3. Generation?
Die erste Generation von Laser-Engines bot zum ersten Mal mehrere Laserwellenlängen. Aber sie waren im Grunde genommen eine Box oder ein Breadboard mit mehreren einzelnen, vollständig verpackten Lasern. Das bedeutete zwangsläufig Redundanz – mehrere PCBAs und Schnittstellen sowie unnötige Gehäuse. Und der Instrumentenbauer musste große, justierbare Optiken und Halterungen bereitstellen und ausrichten, um die Strahlen zu lenken, zu formen und zu fokussieren.
Die zweite Generation zeichnet sich durch die Miniaturisierung des Lasers aus. Sie verwendeten mehrere Laser-„Kerne“, die von einer einzigen PCBA gesteuert wurden, mit einer Schnittstelle, einer Stromversorgung und nur einem Gehäuse. Das bedeutete auch, dass diese CellX-Engines kleiner sein konnten. Und die Gesamtgröße wurde nicht mehr durch die Laser begrenzt, sondern durch den Bedarf an konventionellen Optiken und Halterungen, die es den Instrumentenbauern ermöglichten, alle einzelnen Strahlen einzustellen und zu optimieren.
Die neuen Laser-Engines der dritten Generation – CellX PT genannt – verwenden eine miniaturisierte Optomechanik namens PermaTrack™ anstelle von herkömmlichen Optiken und verstellbaren Halterungen.
Basierend auf einer Technologie, die sich seit Langem für den anspruchsvollen Einsatz in Coherent-Lasern innerhalb der Kavität bewährt hat, werden die Optiken mit kleinem Durchmesser während der Herstellung ausgerichtet und dauerhaft fixiert.
Dies verringert nicht nur die Gesamtgröße dieser OEM-Motoren – um etwa 50 % – sondern senkt auch die Kosten und erhöht die Stabilität und langfristige Zuverlässigkeit. Das liegt daran, dass alle Laser und Optiken jetzt in einer hermetisch versiegelten Umgebung untergebracht sind, die auch Getter enthält, um makellose Bedingungen zu gewährleisten. Und da die PermaTrack-Technologie auf automatisierter (d. h. robotergestützter) Montage und Ausrichtung basiert, erhöht sie auch die Konsistenz von Einheit zu Einheit.
Ja, aber wie sieht es mit der Berücksichtigung von Abweichungen und Toleranzen bei Instrumenten aus?
Die Coherent CellX PT Laser Engines sind derzeit werkseitig mit einer Auswahl von vier verschiedenen sichtbaren Wellenlängen erhältlich. Diese werden als Leiter von Linienfoki projiziert, um optimal zu den Standard-Fließzellengeometrien zu passen. Die Leistung, die Linienform und das Strahlprofil werden alle an der Fließzelle festgelegt und garantiert, wodurch Designunsicherheiten eliminiert werden.
Natürlich gibt es bei Instrumenten immer unvermeidliche physikalische Toleranzen. CellX PT berücksichtigt diese Variationen vollständig, indem es eine Endfokussierungslinse verwendet, die außerhalb des versiegelten Hohlraums biegsam montiert ist. Diese wird vom Benutzer eingestellt, um die Position der Strahlenleiter in allen drei Achsen X, Y und Z zu optimieren.
Und auch die Instrumente unterscheiden sich in ihrem Design und ihren optischen Anforderungen. CellX PT ist eine OEM-Lösung, die auf einer gemeinsamen Plattform basiert, die werksseitig für spezifische Volumenanforderungen in Bezug auf Wellenlängen, Leistung, Größe der Fokusstreifen, Abstände und Sequenz konfiguriert werden kann. Das Ergebnis ist eine schnelle Lieferung, die jede Phase des Instrumentenzyklus unterstützt, vom Prototypen bis zur Serienproduktion. Die Lebensdauer eines CellX PT beträgt in der Regel mehr als 5.000 Stunden. Und dank der einstellbaren Fokusposition kann die CellX PT-Einheit vor Ort leicht ausgetauscht werden. Das Gerät kann dann im Werk von Coherent gewartet werden, eine Option, die seinen Wert weiter erhöht.
Wie geht es weiter mit Laser-Engines?
Coherent blickt auf eine über 50-jährige Innovationsgeschichte zurück. Sie können also darauf wetten, dass wir auch weiterhin Laser-Engines entwickeln werden. In Zukunft können Sie mit mehr Wellenlängen und Ausgangsstrahlformen rechnen, die den Entwicklungen nicht nur in der Durchflusszytometrie, sondern auch in anderen Bereichen der Instrumentierung entsprechen. Überall dort, wo es für OEM-Kunden von Vorteil ist, eine komplette und integrierte photonische Lösung zu spezifizieren und zu beziehen, nicht nur einen Laser.
Erfahren Sie mehr über Coherent-Laser und Laser-Engines für die Durchflusszytometrie.
