提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法，包括：在光學(xué)顯微鏡的載物臺(tái)上放置一塊用濺射法鍍上一層含有無序金屬—絕緣體膜層的載玻片；在光學(xué)顯微鏡前端加上高分辨率放大器作為前端鏡頭，高分辨率放大器包括兩個(gè)組合在一起的大孔徑的透鏡；以及使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明。本方法可以克服現(xiàn)有光學(xué)顯微鏡分辨率的限制，實(shí)現(xiàn)超過傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡衍射極限的物點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)可視成像觀測(cè)。
【專利說明】提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)顯微【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]顯微鏡是實(shí)驗(yàn)室最重要的設(shè)備之一，對(duì)觀察微小物體細(xì)節(jié)的顯微鏡來說，評(píng)價(jià)光學(xué)顯微鏡及電子顯微鏡的重要指標(biāo)之一是分辨本領(lǐng)。顯微鏡的分辨能力是指其分辨近距離物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的能力，它主要是顯微鏡的性能決定。通常是以顯微鏡的分辨率級(jí)即顯微鏡能分辨開兩個(gè)物點(diǎn)的最小距離d來表示，d值越小，則顯微鏡的分辨能力越強(qiáng)。
[0003]然而，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡由于受到衍射極限的限制，只能分辨尺寸大于波長(zhǎng)的一半的物體，即可見光范圍內(nèi)其分辨率約為200nm，無法繼續(xù)向更小的尺度延伸。隨著現(xiàn)代科學(xué)的迅速發(fā)展，這一制約已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的要求，因此，發(fā)展超分辨成像技術(shù)是迫在眉睫的任務(wù)。目前具有超分辨成像功能的技術(shù)有以下幾種:
[0004]一是油浸法，即將顯微鏡物鏡與探測(cè)物體都浸入高折射率的溶液中，以達(dá)到增大數(shù)值孔徑的目的，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的超分辨成像，然而，該方法只適用于在溶液中不改變形貌和生理特征的物體觀測(cè)，條件要求苛刻；
[0005]二是采用短波長(zhǎng)的電子束代替光，如掃描電子顯微鏡，然而，掃描電子顯微鏡只局限于靜態(tài)條件下的觀察。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有光學(xué)顯微鏡分辨率的限制，提供一種超分辨可視成像方法。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法，包括:在光學(xué)顯微鏡的載物臺(tái)上放置一塊用濺射法鍍上一層含有無序金屬一絕緣體膜層的載玻片；在光學(xué)顯微鏡前端加上高分辨率放大器作為前端鏡頭，高分辨率放大器包括兩個(gè)組合在一起的大孔徑的透鏡；以及使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明。
[0008]優(yōu)選地，載玻片的結(jié)構(gòu)為在厚度為0.5?Imm的玻璃片上鍍一層厚度為20?50nm無序金屬一絕緣體膜層，并在涂層上再覆一層厚度為10?30nm的近場(chǎng)間隔層，樣品置于近場(chǎng)間隔層之上。
[0009]優(yōu)選地,無序金屬一絕緣體膜層中含有金屬Sb和絕緣體兩種組分,直徑為3?8nm的金屬Sb顆粒隨機(jī)分散在絕緣體中，金屬組分的體積分?jǐn)?shù)為0.4?0.6。
[0010]優(yōu)選地，使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明步驟為:使用徑向偏振激光，僅激發(fā)一個(gè)點(diǎn)的熒光基團(tuán)使其發(fā)光，然后再用一個(gè)面包圈樣的光源抑制那個(gè)點(diǎn)周圍的熒光強(qiáng)度。
[0011]本發(fā)明提供的一種提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法，可以克服現(xiàn)有光學(xué)顯微鏡分辨率的限制，實(shí)現(xiàn)超過傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡衍射極限的物點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)可視成像觀測(cè)。

【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0013]本發(fā)明的提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法的一個(gè)實(shí)施例包括:在光學(xué)顯微鏡的載物臺(tái)上放置一塊用濺射法鍍上一層含有無序金屬一絕緣體膜層的載玻片；在光學(xué)顯微鏡前端加上高分辨率放大器作為前端鏡頭，高分辨率放大器包括兩個(gè)組合在一起的大孔徑的透鏡；以及使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明。
[0014]當(dāng)均勻的照明光穿過無序金屬一絕緣體膜層時(shí)，由于無序金屬一絕緣體介質(zhì)會(huì)改變光場(chǎng)的分布，產(chǎn)生巨大的光場(chǎng)起伏，這種起伏的空間尺度在亞波長(zhǎng)量級(jí)，并且只存在于無序金屬一絕緣體膜層附近的近場(chǎng)范圍內(nèi)。因此利用近場(chǎng)間隔層控制近場(chǎng)距離，就可以獲得相當(dāng)于無數(shù)亞波長(zhǎng)尺度光源同時(shí)進(jìn)行近場(chǎng)照明的效果。由于照明方式的變化以及無序金屬一絕緣體介質(zhì)與樣品之間的光學(xué)耦合作用，顯微鏡的分辨能力會(huì)大大提高。
[0015]將單聚焦透鏡改成兩個(gè)大孔徑的透鏡組合在一起聚焦，可以提高光學(xué)顯微鏡的分辨率；同時(shí)，高分辨率放大器與傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡具有非常好的兼容性，使用簡(jiǎn)單，成本低。
[0016]照明光源照射成像物體的兩個(gè)成像點(diǎn)后，產(chǎn)生各個(gè)方向的散射光，散射光保持徑向偏振特性，在位于中心部分的圓形金屬膜表面激發(fā)沿各個(gè)方向傳播的表面等離子體波。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，載玻片的結(jié)構(gòu)為在厚度為0.5?Imm的玻璃片上鍍一層厚度為20?50nm無序金屬一絕緣體膜層，并在涂層上再覆一層厚度為10?30nm的近場(chǎng)間隔層，樣品置于近場(chǎng)間隔層之上。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，無序金屬一絕緣體膜層中含有金屬Sb和絕緣體兩種組分，直徑為3?Snm的金屬Sb顆粒隨機(jī)分散在絕緣體中，金屬組分的體積分?jǐn)?shù)為0.4?0.6。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明步驟可以為:使用徑向偏振激光，僅激發(fā)一個(gè)點(diǎn)的熒光基團(tuán)使其發(fā)光，然后再用一個(gè)面包圈樣的光源抑制那個(gè)點(diǎn)周圍的熒光強(qiáng)度，這樣就只有一個(gè)點(diǎn)發(fā)光并被觀察到了，提高了此點(diǎn)的分辨率。
[0020]雖然以上述較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出了詳細(xì)的描述，但并非用上述實(shí)施例限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案所給出的技術(shù)特征和范圍的情況下，對(duì)技術(shù)特征所作的增加、以本領(lǐng)域一些同樣內(nèi)容的替換，均應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.提高光學(xué)顯微鏡分辨率的方法，其特征是: 在所述光學(xué)顯微鏡的載物臺(tái)上放置一塊用濺射法鍍上一層含有無序金屬一絕緣體膜層的載玻片； 在所述光學(xué)顯微鏡前端加上高分辨率放大器作為前端鏡頭，所述高分辨率放大器包括兩個(gè)組合在一起的大孔徑的透鏡；以及 使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述載玻片的結(jié)構(gòu)為在厚度為0.5?Imm的玻璃片上鍍一層厚度為20?50nm無序金屬一絕緣體膜層，并在涂層上再覆一層厚度為10?30nm的近場(chǎng)間隔層，樣品置于近場(chǎng)間隔層之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，所述無序金屬一絕緣體膜層中含有金屬Sb和絕緣體兩種組分，直徑為3?Snm的金屬Sb顆粒隨機(jī)分散在絕緣體中，金屬組分的體積分?jǐn)?shù)為0.4?0.6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是，所述使用徑向偏振光源對(duì)物體進(jìn)行照明步驟為:使用徑向偏振激光，僅激發(fā)一個(gè)點(diǎn)的熒光基團(tuán)使其發(fā)光，然后再用一個(gè)面包圈樣的光源抑制那個(gè)點(diǎn)周圍的熒光強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】G02B21/06GK104238103SQ201410308421
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】劉霖, 古家順, 方晶敏 申請(qǐng)人:寧波摩米創(chuàng)新工場(chǎng)電子科技有限公司