CN104238103A - 提高光学显微镜分辨率的方法 - Google Patents

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刘霖
古家顺
方晶敏
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Ningbo Momi Innovation Works Electronic Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种提高光学显微镜分辨率的方法，包括：在光学显微镜的载物台上放置一块用溅射法镀上一层含有无序金属—绝缘体膜层的载玻片；在光学显微镜前端加上高分辨率放大器作为前端镜头，高分辨率放大器包括两个组合在一起的大孔径的透镜；以及使用径向偏振光源对物体进行照明。本方法可以克服现有光学显微镜分辨率的限制，实现超过传统光学显微镜衍射极限的物点的远场可视成像观测。

Description

提高光学显微镜分辨率的方法
技术领域
本发明属于光学显微技术领域，特别涉及一种提高光学显微镜分辨率的方法。 
背景技术
显微镜是实验室最重要的设备之一，对观察微小物体细节的显微镜来说，评价光学显微镜及电子显微镜的重要指标之一是分辨本领。显微镜的分辨能力是指其分辨近距离物体细微结构的能力，它主要是显微镜的性能决定。通常是以显微镜的分辨率级即显微镜能分辨开两个物点的最小距离d来表示，d值越小，则显微镜的分辨能力越强。 
然而，传统光学显微镜由于受到衍射极限的限制，只能分辨尺寸大于波长的一半的物体，即可见光范围内其分辨率约为200nm，无法继续向更小的尺度延伸。随着现代科学的迅速发展，这一制约已经远远不能满足人们的要求，因此，发展超分辨成像技术是迫在眉睫的任务。目前具有超分辨成像功能的技术有以下几种： 
一是油浸法，即将显微镜物镜与探测物体都浸入高折射率的溶液中，以达到增大数值孔径的目的，从而实现对物体的超分辨成像，然而，该方法只适用于在溶液中不改变形貌和生理特征的物体观测，条件要求苛刻； 
二是采用短波长的电子束代替光，如扫描电子显微镜，然而，扫描电子显微镜只局限于静态条件下的观察。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有光学显微镜分辨率的限制，提供一种超分辨可视成像方法。 
本发明的一个实施例提供了一种提高光学显微镜分辨率的方法，包括：在光学显微镜的载物台上放置一块用溅射法镀上一层含有无序金属—绝缘体膜层的载玻片；在光学显微镜前端加上高分辨率放大器作为前端镜头，高分辨率放大器包括两个组合在一起的大孔径的透镜；以及使用径向偏振光源对物体进行照明。 
优选地，载玻片的结构为在厚度为0.5～1mm的玻璃片上镀一层厚度为20～50nm无序金属—绝缘体膜层，并在涂层上再覆一层厚度为10～30nm的近场间隔层，样品置于近场间隔层之上。 
优选地，无序金属—绝缘体膜层中含有金属Sb和绝缘体两种组分，直径为3～8nm的金属Sb颗粒随机分散在绝缘体中，金属组分的体积分数为0.4～0.6。 
优选地，使用径向偏振光源对物体进行照明步骤为：使用径向偏振激光，仅激发一个点的荧光基团使其发光，然后再用一个面包圈样的光源抑制那个点周围的荧光强度。 
本发明提供的一种提高光学显微镜分辨率的方法，可以克服现有光学显微镜分辨率的限制，实现超过传统光学显微镜衍射极限的物点的远场可视成像观测。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。 
本发明的提高光学显微镜分辨率的方法的一个实施例包括：在光学显微镜的载物台上放置一块用溅射法镀上一层含有无序金属—绝缘体膜层的载玻片；在光学显微镜前端加上高分辨率放大器作为前端镜头，高分辨率放大器包括两个组合在一起的大孔径的透镜；以及使用径向偏振光源对物体进行照明。 
当均匀的照明光穿过无序金属—绝缘体膜层时，由于无序金属—绝缘体介质会改变光场的分布，产生巨大的光场起伏，这种起伏的空间尺度在亚波长量级，并且只存在于无序金属—绝缘体膜层附近的近场范围内。因此利用近场间隔层控制近场距离，就可以获得相当于无数亚波长尺度光源同时进行近场照明的效果。由于照明方式的变化以及无序金属—绝缘体介质与样品之间的光学耦合作用，显微镜的分辨能力会大大提高。 
将单聚焦透镜改成两个大孔径的透镜组合在一起聚焦，可以提高光学显微镜的分辨率；同时，高分辨率放大器与传统光学显微镜具有非常好的兼容性，使用简单，成本低。 
照明光源照射成像物体的两个成像点后，产生各个方向的散射光，散射光保持径向偏振特性，在位于中心部分的圆形金属膜表面激发沿各个方向传播的表面等离子体波。 
在本发明的一个实施例中，载玻片的结构为在厚度为0.5～1mm的玻璃片上镀一层厚度为20～50nm无序金属—绝缘体膜层，并在涂层上再覆一层厚度为10～30nm的近场间隔层，样品置于近场间隔层之上。 
在本发明的一个实施例中，无序金属—绝缘体膜层中含有金属Sb和绝缘体两种组分，直径为3～8nm的金属Sb颗粒随机分散在绝缘体中，金属组分的体积分数为0.4～0.6。 
在本发明的一个实施例中，使用径向偏振光源对物体进行照明步骤可以为：使用径向偏振激光，仅激发一个点的荧光基团使其发光，然后再用一个面包圈样的光源抑制那个点周围的荧光强度，这样就只有一个点发光并被观察到了，提高了此点的分辨率。 
虽然以上述较佳的实施例对本发明做出了详细的描述，但并非用上述实施 例限定本发明。本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下，对技术特征所作的增加、以本领域一些同样内容的替换，均应属本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.提高光学显微镜分辨率的方法，其特征是：
在所述光学显微镜的载物台上放置一块用溅射法镀上一层含有无序金属—绝缘体膜层的载玻片；
在所述光学显微镜前端加上高分辨率放大器作为前端镜头，所述高分辨率放大器包括两个组合在一起的大孔径的透镜；以及
使用径向偏振光源对物体进行照明。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述载玻片的结构为在厚度为0.5～1mm的玻璃片上镀一层厚度为20～50nm无序金属—绝缘体膜层，并在涂层上再覆一层厚度为10～30nm的近场间隔层，样品置于近场间隔层之上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述无序金属—绝缘体膜层中含有金属Sb和绝缘体两种组分，直径为3～8nm的金属Sb颗粒随机分散在绝缘体中，金属组分的体积分数为0.4～0.6。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，所述使用径向偏振光源对物体进行照明步骤为：使用径向偏振激光，仅激发一个点的荧光基团使其发光，然后再用一个面包圈样的光源抑制那个点周围的荧光强度。
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