CN113728261A - 微球保持架 - Google Patents

Abstract

一种用于微球体的保持架，包括第一主体部分及第二主体部分，所述第二主体部分耦接于第一主体部分。第一主体部及耦接于第一主体部的第二主体部，所述第一主体部及第二主体部被设置为在其之间提供用于微球的接收位置，使得微球在处于接收位置时，微球耦接于第一主体部及第二主体部。在另一方面，公开了一种用于近场光学的透镜系统。还公开了一种包括保持架或透镜系统的光学显微镜。还公开了一种可耦接于用于近场光学的物镜的微球组件。

Description

微球保持架

技术领域

本公开涉及光学成像设备领域，尤其是一种用于光学微球纳米镜测量的装置。

背景技术

在可见光或白光照射下，借助常规光学显微镜可实现的图像分辨率受到衍射极限的限制。克服衍射极限的尝试包括将样品浸入液体中，然后将微球直接沉积于样品上，制出一个微球与样品接触的装置(所谓的“接触式”纳米显微镜测量)。已经证实了对50纳米特征尺寸的可观察性。在受控条件下可实现低至23纳米的超分辨率。在无需微球与样品接触的应用下，使用基于薄膜的方法及基于尖端的方法被提出。出于各种原因，例如基于尖端设置的脆弱性，这些在受控环境外或实验室外实施的方法同样难以实施。可以理解，基于薄膜(隔膜)的设置同样具有挑战性，其面临图像像差或由于微球沉积在膜上而导致较低图像对比度的问题。

基于这些及其他挑战，至今，光学微球纳米镜测量在很大程度上仍然是一种基本上基于实验室的技术。然而，如果光学微球纳米镜结构坚固、便携且可在使用可见光照明在环境空气条件下的物体或样品上操作，广泛的应用则可以受益。工业应用的一些例子包括精密制造、半导体制造及集成电路芯片生产、现场检查大型航空航天结构以加强质量控制等。

发明内容

根据一个方面，本公开提供一种用于微球的保持架。保持架包括第一主体部及第二主体部,所述第二主体部耦接于第一主体部，第一主体部及第二主体部被设置为在其之间提供用于微球的接收位置，使得微球在处于接收位置时，微球耦接于第一主体部及第二主体部。

此外，微球在第一耦接部耦接于第一主体部分，且微球在第二耦接部耦接于第二主体部分，且其中第一耦接部不同于第二耦接部。作为一种选择，第一主体部分及第二主体部分被设置为至少在接收位置扣抓微球。

在另一个实施例中，第一主体部及第二主体部被设置为提供多个可选位置，使得接收位置是从多个可选位置中选择的任一位置。可选地，第一主体部与第二主体部间隔开以界定狭槽的相应侧，狭槽大致沿第一轴线延伸，多个可选择位置沿第一轴线分布。此外，第一主体部与第二主体部由间距间隔开，所述间距具有沿第一轴线的至少两个不同的宽度。可选地，第一主体部分与第二主体部分相对于彼此不平行。

在又一个实施例中，第一主体部分界定大致处于第一平面中的第一远侧表面，及所述第二主体部界定大致处于第二平面中的第二远侧表面，且其中第一平面与第二平面是不共面。可选地，所述第一远侧表面与所述第二远侧表面在其之间界定反射角。作为一种选择，支架可由不透明、半透明或透明材料制成。

为本公开的另一方面，提出了一种用于近场光学器件的透镜系统。透镜系统包括物镜；保持架，所述保持架耦接于物镜，保持架具有被设置为提供接收位置的第一主体部及第二主体部；及微球，所述微球处于接收位置，微球耦接于第一主体部及第二部分。

可选地，所述微球耦接于所述第一主体部的第一耦接部分，且所述微球耦接于所述第二主体部的第二耦接部，且其中第一耦接部不同于第二耦接部。此外，所述第一主体部及所述第二主体部被设置为至少在所述接收位置扣抓所述微球。

在一个实施例中，所述第一主体部界定大致处于第一平面中的第一远侧表面，及所述第二主体部界定大致处于第二平面中的第二远侧表面，且其中所述第一平面与所述第二平面不共面。此外，所述第一远侧表面与所述第二远侧表面在其之间界定反射角。

在一个实施例中，所述保持架具有相对于中心平面的反射对称，所述中心平面由所述微球的中心及相交线界定，所述相交线为第一平面与第二平面的相交。

本公开还包括一种光学显微镜，所述光学显微镜包括如上所述的保持架。

为本公开的另一方面，一种微球组件，所述微球组件可连接于用于近场光学的物镜，所述微球组件通过包括将片材从第一状态弯曲至第二状态，所述片材具有间隔开的第一主体部及所述第二主体部以界定狭槽的相应侧，所述狭槽提供用于接收微球的至少一个接收位置，使得微球可在相应的耦接侧耦接于第一主体部及第二主体部，其中弯曲使得第一主体部与第二主体部相对于彼此不共面。

此外，所述处于第二状态的片材被设置为在相应的耦接侧之间扣抓所述微球。可选地，当所述片材处于所述第二状态时，所述耦接侧彼此不平行，且其中当所述片材处于第一种状态时，所述耦接侧大致彼此平行。作为一种选择，所述微球通过粘合剂进一步固定于相应的耦接侧。

附图说明

图1是根据本公开的包括透镜系统的用于光学微球纳米镜测量的装置的实施例的示意图；

图2是本发明实施例的微球保持架及微球的立体图；

图3是图2所示实施例的微球保持架的俯视图；

图4是根据另一个实施例的微球保持架及微球的立体图；

图5是根据另一个实施例的微球保持架的立体图；

图6是图4的微球保持架的正视图；

图7是图5的微球保持架的正视图；

图8是微球保持架的侧视图，示出适于不同尺寸的微球的不同可选位置；

图9是根据另一个实施例的微球保持架的侧视图，示出了适于不同尺寸的微球的不同可选位置；

图10是微球保持架的侧视图，示出类似尺寸的微球的不同可选位置；

图11是根据另一个实施例的微球保持架的侧视图，示出类似尺寸的微球的不同可选位置；

图12是根据另一个实施例的微球保持架及微球的立体图；

图13是根据另外一个实施例的微球保持架及微球的立体图；

图14是带有微球的微球保持架的局部放大截面图；

图15是根据视图D-D的微球保持架的截面图；

图16是显示根据视图A-A的微球-微球保持架组件的局部放大截面图；

图17是在截面B-B处与微球保持架组装后的微球的局部放大截面图；

图18示出根据一个实施例的微球与微球保持架的耦接方式；

图19示出根据另一个实施例的微球与微球保持架的耦接方式；

图20示出根据又一实施例的微球与微球保持架的耦接方式；

图21示出根据再一实施例的微球与微球保持架的耦接方式；

图22是根据另一实施例的微球保持架及微球的立体图；

图23是根据视图E-E的微球保持架的截面图；

图24是制造微球保持架的方法的示意性流程图；及

图25是根据本公开的实施例，由光学微球纳米镜所拍摄的图像。

具体实施方式

可以理解，除了所描述的示例实施例之外，如本文附图中一般描述和示出的实施例的部件可以以各种不同的设置来布置和设计。因此，结合附图所表示的示例实施例和以下更详细的描述仅为示例实施例的代表，并不限制实施例所要求保护的范围。

本说明书中对“一个实施例”、“另一个实施例”或“实施例”(或类似术语)的引用意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”等不一定泛指相同的实施例。

此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以提供对实施例的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将意识到可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、组件、材料等来实践各种实施例。在其他情况下，一些或所有已知结构、材料、或者操作可能不被详细显示或描述，以避免混淆。

如本文所使用，除非另有明确说明，否则单数“一”和“一个”可以解释为包括复数“一个或多个”。

改进的光学微球纳米镜测量可有许多用途，尤其是可用于使用可见光或白光照明的装置。更可取的是，可在样品置于环境空气中的情况下，进行光学微球纳米镜测量。可以理解，这种改进的光学微球纳米镜测量开辟了通往更安全及更可便携的设备的途径，从而增加了可使用纳米成像的应用范围。确实地，虽然扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)等设备可适用，但必须承认该类设备并不完全适合在专门建造的设施外部使用。其他显微镜技术，如扫描近场显微镜(SNOM)、受激发射损耗(STED)显微镜及光活化定位显微镜(PALM)等，也有其用途。众所周知地，这种显微技术可能具有较大侵入性或需样品特别制备技术，其会污染样品或影响活体的生存能力。相比之下，本公开的实施例通过实现克服了可见光或白光的衍射极限的非接触式纳米镜检测以提供改进，即使样品被置于环境空气中也无需特殊样品制备。这在许多领域中都非常有益，包括病毒的高速光学表征、集成电路故障分析及纳米技术的发展。本文中使用的“非接触式”(或“非侵入式”)是指在没有任何镜头与样品接触的情况下，对样品进行成像或检查，且无需将样品浸入某种液体中以辅助影像拍摄，及/或不会因成像而损坏或改变被测对象的性质或属性。为描述简明起见，在上下文的清楚说明中，“成像”、“观察”、“检测”及“检查”互换使用。

图1是根据本公开的用于光学微球纳米镜测量的装置的一个实施例的局部示意图。物镜60(例如光学显微镜10)与微球保持架20耦接。微球保持架20与光学微球40耦接。光学显微镜10适用于获取物体的图像或样品80的物体特征。(以下为了简明起见，术语“物体”与“样品”互换使用)。作为非限制性示例，图中示出的样品80被提供于微镜10的载台12上。在一些应用中，例如，当光学微球纳米显微镜用于现场检查如飞机机身、船体或建筑结构等的大型结构时，不需使用载台。显微镜10包括根据本公开实施例的透镜系统。作为透镜系统的一部分，微球40及微球保持架20设置于物镜60与样品80之间，使得物镜60可借助微球40获得样品80的高分辨率图像。微球保持架20被设置为将微球固定于预定位置，例如置于沿物镜的光轴169上的点。可提供例如可见光的照明光源，使得从样品反射的光进入物镜。可替代地或附加地，可提供例如可见光的照明光源，使得透射样品的光进入物镜。为简明起见，“可见光”是指包括至少一种在可见光谱内的波长的光。微球保持架20可与光学显微镜一起使用或作为其一部分实施，从而可实现超出衍射极限的超分辨率。在本文中，超分辨率成像、近场成像及纳米显微镜测量互换使用，指的是在超出可见光或白光衍射极限的分辨率水平下，进行的观察、成像或检查。根据一个方面，本公开的实施例提供了一种用于改进光学微球纳米镜测量(OMN)的装置。

以下参照图2及图3描述微球保持架的一个实施例。微球保持架100被设置为可与微球40/40’及用于非接触式光学微球纳米镜测量的光学显微镜10耦接。微球保持架100包括主体101，所述主体101具有第一主体部110及耦接于第一主体部110的第二主体部120。第一主体部110及第二主体部120可在其相接160的部分直接相连。可替代地，第一主体部110与第二主体部120之间可设置有连接部160。第一主体部110及第二主体部120被设置为在其之间提供用于微球40的接收位置，使得当微球40在接收位置时，微球40耦接于第一主体部110及第二主体部120。第一主体部110具有第一耦接部130，第二主体部120具有第二耦接部140。如示例所示，第一耦接部130为第一主体部110的一侧，第二耦接部140为第二主体部面向或相对于第一耦接部130的一侧。因此，组装后，微球40在第一耦接部130处耦接于第一主体部110，且微球40在第二耦接部140处耦接于第二主体部120，第一耦接部130不同于第二耦接部140。

如图所示，狭槽150可为开放式以使得从第一通路174接收微球40，其中第一通路174大致上平行于第一轴线170。可替代地，微球40’可由另一个通路174’接收，其中第二通路174’相对于第一通路174具有角位移。

第一主体部110与所述第二主体部120由间距间隔开，所述间距具有沿第一轴线170的至少两个不同的宽度。可选地，第一主体部110与第二主体部120不平行。狭槽150可被设置为形成于主体101上的凹口，第一耦接部130及第二耦接部140倾斜为三角形的两侧。在一些实施例中，第一耦接部130及第二耦接部140各形成多侧形轮廓的至少一侧，其中第一耦接部130及第二耦接部130各为多侧形轮廓的相应侧的一部分，相应侧可选地彼此相邻或彼此不相邻。可选地，狭槽150可被设置为具有曲线轮廓，即，具有至少一个弯曲段。在另一个实施例中，狭槽150被设置为形成于单一主体101中的切口。可选地，所述切口可以被设置为多侧形切口(例如三角形、矩形、菱形等)或者可被设置为曲线切口。

第一耦接部130及第二耦接部140被设置为可在微球表面上的各个不同部分接触微球40，以将微球40保持于相对于微球保持架100的固定位置。在该实施例中，第一主体部110与第二主体部120被设置为至少在接收位置扣抓微球40。换言之，第一主体部110与第二主体部120被设置作为一对夹子或钳口，其将微球保持或夹持以形成牢固的扣抓。将力施加于微球上的两个或多个不同位置(本文也称为“微球位置”)处，使得微球牢固地耦接于保持架100，从而也耦接于光学显微镜。即，微球40上的夹持力将微球40保持于预定位置，以将微球相对于保持架100固定。可选地，可在微球40与第一与第二耦接部130/140之间提供粘合剂。

可选地，如图3所示，连接部160界定中心面172，且狭槽150相对于中心面172对称设置。可替代地，狭槽150相对于中心面172不对称设置。各个第一主体部110及第二主体部大致上与近端面1011及远端面1012共面。在组装后，近端面1011面向物镜60，远端面1012背向物镜60。

现在参照图4至图7，保持架100被设置为在第一主体部110与第二主体部120之间形成夹角α，其中夹角α不为180度。在该设置中，第一主体部110与第二主体部120相对于彼此不平行。第一主体部110定义大致置于第一平面上的第一远侧表面110b，第二主体部120定义大致置于第二平面中的第二远侧表面120b，其中第一平面与第二平面不共面。第一主体部110的第一远侧表面110b形成与参考平面400的角偏移。第二主体部120的第二远侧表面120b形成与参考平面400的角偏移。第一远侧表面110b与第二远侧表面120b之间定义反射角δ，因此反射角δ处于180°至360°的范围内。第一远侧表面110b与第二远侧表面120b定义“V形”或峡谷形。

第一主体部110与第二主体部120间隔开，以在接收位置接收微球40。狭槽150由第一主体部及第二主体部界定，使得狭槽150大致上沿第一轴线170延伸，以提供沿第一轴线170分布的多个可选位置。第一主体部及第二主体部主体部被设置为可提供多个可选位置，使得接收位置是从多个可选位置中选择的任一位置。第一主体部与第二主体部被间隙490隔开，所述间隙沿第一轴线170具有至少两个不同的宽度490、490’。狭槽150因此可同时在沿第一轴线170的不同接收位置，保持不同尺寸的微球。可通过改变第一主体部110与第二主体部120之间的夹角来改变狭槽150的间距或宽度。如图所示，夹角β小于α时，间距490较小或较窄。可以理解，保持架100可被设置为在相同的接收位置，固定不同尺寸的微球。

相应的远端481、482可绕第一轴线170以方向90b、90b’(顺时针及逆时针)转动，折叠或弯折第一及第二主体部110/120。这可同时有助于微球上的夹持力。在一个方面，夹持力有助于将微球牢固地耦接于保持架(且因此称为光学显微镜)，也有助于形成较窄的狭槽150，从而在第一主体部110与第二主体部120之间形成夹角β，夹角β小于夹角α。这允许不同尺寸的微球40可使用于同一微球保持架100的其一可选位置。可替代地，较窄的狭槽150允许沿物镜的光轴调整微球40的可选位置，从而允许调整微球40相对于样品80的位置。这也允许在微球保持架100不接触样品80的情况下，微球40的定位靠近关注区域80b，从而允许非接触或非侵入性、非破坏性的成像方法。换言之，微球40可较靠近样品80，且具有更小的干扰或接触样品80的风险。

此外，第一及第二主体部110/120可设置为更靠近，例如在第一主体部110与第二主体部120之间形成夹角γ，其中夹角γ小于夹角α或夹角β。这允许微球40更靠近关注区域80c，而微球保持架100不会接触样品80，从而允许微球与样品之间更近的距离，同时提供微球保持架(第一及第二远侧表面)与样品之间更大的间隙。第一主体部及第二主体部可分别被设置为与参考平面400形成不同的角位移处，以使得在使用时，微球保持架可沿物镜的光轴不对称设置。因此，微球保持架400提供了为适应不同情况的更大的灵活性，包括需要更坚固的成像设备，以及需被观察或检测的样本的特征具有陡峭拓扑结构的情况。

图8示出提供沿第一轴分布的多个可选位置50a/50b，使得接收位置可以是从多个可选位置50a/50b中选择的任一位置。不同尺寸的微球40/41可设置于多个可选位置50a/50b，使得参考平面400与微球40/41之间的距离82大致相同，且第一耦接部及第二耦接部相对于参考平面400倾斜。图9示出的微球40、41类似地设置于离距参考平面400大致相同距离处，其中第一耦接部及第二耦接部大致平行于参考平面400。在另一个示例中，如图10所示，相同尺寸的微球40/40’可布置于多个可选位置50a/50b，使得每个微球40/40’保持于与参考平面400不同距离82/84处，并且第一耦接部及第二耦接部相对于参考平面400倾斜。在图11的示例中，微球40、40’被保持于离参考平面400不同距离处，而第一耦接部及第二耦接部大致上与参考平面400平行定向。因此，狭槽(或开口)可灵活地设置以容纳不同直径的微球。

狭槽150的侧缘可设有与近侧表面相邻的倒角230、240(图12)及/或与远侧表面相邻的倒角330、340(图13)。倒角被设置为在两个或多个不同的微球位置处接触微球40。倒角与微球位置之间的接触可以是点接触。可替代地，倒角可被设置为与微球40的曲率一致，使得每个倒角与微球40之间的接触可以是线接触。

参考图14，其示出微球与微球保持架组装后的横截面，第一耦接部及第二耦接部530/540被设置为设置于第一及第二主体部510/520的相应远侧表面510b/520b与相应近侧表面510a/510b之间的表面530a/540a。相应的表面530a/540a被设置为在不同的第一微球位置43处及第二微球位置44处接触微球40。

参考图15，微球位置43/44界定平行于穿过微球40中心的微球截面42的接触平面580。作为一个示例，狭槽的表面530a/540a相对于接触面580倾斜。可替代地，狭槽的表面530a/540a垂直于接触面580。接触面580将微球40分为第一微球部分40a及第二微球部分40b，其中第一微球部分40a小于第二微球部分40b。在该实施例中，微球40从狭槽550突出，其中与远侧表面510b/520b相比，微球40更靠近样品80，因此允许更大的虚拟图像视场46。换言之，微球可通过第一耦接部及第二耦接部机械式地扣抓以安装于保持架上，微球的下表面远低于保持架的远侧表面。

现在参考图16及图17，其为放大截面图，第一主体部及第二主体部510/520均设置为平面形式，且第一主体部510设置为与第二主体部520共面。第一主体部510包括第一近侧表面510a及第一远侧表面510b，类似地，第二主体部520包括第二近侧表面520a及第二远侧表面520b。第一主体部510定义大致置于第一平面内的第一远侧表面510b，且第二主体部520定呀大致置于第二平面内的第二远侧表面520b，其中第一平面与第二平面共面。在该实施例中，耦接部530/540被设置为主体部510/520的相应远侧表面510b/520b的侧缘530a/540a。相应的侧缘530a/540a被设置为在不同的第一微球位置43处及第二微球位置44处接触微球40。在该实施例中，侧缘530a/540a与微球位置43/44之间的接触可以是点接触。可替代地，侧缘130a/140a可被设置为与微球40的曲率一致，使得侧缘530a/540a与微球位置43/44之间的接触是线接触。

进一步参考图17，微球位置43/44界定平行于穿过微球40中心的微球截面42的接触平面180。接触平面180将微球40分为第一微球部分40a及第二微球部分40b，其中第一微球部分40a小于第二微球部分40b。在该实施例中，微球40从狭槽150突出，其中微球40与远侧表面510b/520b相比更靠近样品80，从而允许更大的虚拟图像视场。

在另一个实施例中，如图18所示，耦接部530/540被设置为侧缘530a/540a，即第一近侧表面510a的侧缘530a及第二远侧表面520b的侧缘540b。因此狭槽450相对于中心平面572不对称。相应的侧缘530a/540a被设置为在不同的第一微球位置43处及第二微球位置44处接触微球40。在该实施例中，侧缘530a/540a与微球位置43/44之间的接触为点接触。微球位置43/44界定与穿过微球40中心的微球截面42形成夹角δ的接触平面580。接触平面580将微球40分为第一微球部分40a及第二微球部分40b，其中第一微球部分40a小于第二微球部分40b。在该实施例中，与远侧表面510b/520b相比，微球40更靠近样品80。可替代地，接触面580将微球40分为第一微球部分40a及第二微球部分40b，使得第一微球部分40a与第二微球部分40b相等。

在图19所示的另一个实施例中，耦接部530/540被设置为相应近侧表面510a/520a的侧缘530a/540a。相应的侧缘530a/540a被设置为在不同的第一微球位置43处及第二微球位置44处接触微球40。在该实施例中，侧缘530a/540a与微球位置43/44之间的接触是点接触。微球位置43/44定义与穿过微球40中心的微球截面42共面的接触平面580。接触平面580将微球40分为第一微球部分40a及第二微球部分40b，其中第一微球部分40a与第二微球部分40b相等。在该实施例中，与远侧表面510b/520b相比，微球40与样品80等距。

在图20所示的另一个实施例中，耦接部530/540被设置为形成于相应近侧表面510a/520a上的尖端侧缘530a/540a。相应的尖端侧缘530a/540a被设置为在不同的第一微球位置43处及第二微球位置44处接触微球40。在该实施例中，尖端侧缘530a/540a与微球位置43/44之间的接触是点接触。微球位置43/44界定与穿过微球40中心的微球截面42平行的接触平面580。接触平面580将微球40分为第一微球部分40a及第二微球部分40b，其中第一微球部分40a明显小于第二微球部分40b。微球40从狭槽突出，其中微球40与远侧表面510b/520b相比，更靠近样品80，因此允许更大的虚拟图像视场46。

在图21所示的另一个实施例中，耦接部530/540被设置为分别形成于相应近侧表面510a/520a及远侧表面510b/520b上的倒角表面的倒角侧缘530a/540a。相应的倒角侧缘530a/540a被设置为在不同的第一微球位置43处及第二微球位置44处接触微球40。在该实施例中，倒角侧缘530a/540a与微球位置43/44之间的接触是点接触。微球位置43/44界定与穿过微球40中心的微球截面42平行的接触平面580。可替代地，接触平面580可被设置为与微球截面42共面。

图22示出微球保持架600及与微球保持架600耦接且用于非接触式光学微球纳米镜测量的微球40的实施例。微球保持架600包括主体601，主体601具有第一主体部610及耦接于第一主体部610的第二主体部620。连接部660设置于第一主体部610与第二主体部620之间。第一主体部610及第二主体部620被设置为在其之间提供用于微球40的接收位置，使得当微球40在接收位置时，微球40耦接于第一主体部610及第二主体部620。第一主体部610具有第一耦接部630，第二主体部620具有第二耦接部640。微球40在第一耦接部630处耦接于第一主体部610，且微球40在第二耦接部640处耦接于第二主体部620，其中第一耦接部630不同于第二耦接部640。第一主体部610与第二主体部620间隔以界定狭槽650的相应侧，狭槽650大致沿第一轴线670延伸，且其中多个可选择位置沿第一轴线670分布。第一主体部610与第二主体部620主体部620以相同间距隔开。主体部610/620在连接部760形成夹角α。

狭槽650被设置为形成于主体601上的切口。切口650可被设置为多侧形切口(例如三角形、矩形、菱形等)或者可被设置为曲线切口。在该实施例中，狭槽650被设置为矩形切口。

此外，主体部610/620被设置为在连接部660弯折，以在第一主体部610与第二主体部620之间形成夹角α，使得微球保持架600a处于弯折状态，从而获得变窄的切口650a。在该种状态下，通过作用于微球40上的耦接部630/640引入夹持力，以相对于微球保持架600a保持微球40。可选地，可于微球40与耦接部630/640之间提供粘合剂以将微球40保持于相对于微球保持架600a的固定位置。

图23示出微球保持架700及微球40与其耦接的实施例。微球保持架700具有主体701，所述主体701包括第一主体部710及耦接于第一主体部710的第二主体部720。第一主体部710及第二主体部720被设置为在其之间提供用于微球40的接收位置，使得当微球40在接收位置时，微球40耦接于第一主体部710及第二主体部720。第一主体部710具有第一耦接部730，第二主体部720具有第二耦接部740。微球40在第一耦接部730处耦接于第一主体部710，且微球40在第二耦接部740处耦接于第二主体部720，其中第一耦接部730不同于第二耦接部740。第一主体部710及第二主体部720被设置为至少在接收位置扣抓微球40，通过由耦接表面730a/740a引入以施加于微球40上的夹持力，以保持微球40于接收位置，相对于微球支架700固定。可选地，可在微球40与耦接表面730a/740a之间提供粘合剂。如图所示，在一些实施例中，主体701可比微球40的直径厚。

作为一个示例，主体101/501/601/701由金属制成，例如金属片。可替代地，主体可由选自各种材料的一种或多种材料制成，例如聚合物、复合材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。可参考微球40以选择微球保持架的尺寸，例如第一主体部及第二主体的厚度。作为说明，在一些实施例中，主体具有所选微球直径约一半的厚度。在一些实施例中，主体的厚度约等于微球的直径。在一些其他实施例中，主体的厚度约为微球直径的两倍。为了进一步说明，在一些实施例中，主体具有在微球直径的四分之一至三倍之间的范围内的厚度。在其他实施例中，主体具有在微球直径的一半至两倍之间的范围内的厚度。微球保持架的尺寸及材料的选择，以在其各个部分提供足够的刚度/弹性及机械完整性，以在预期位置扣抓及支撑微球。此外，可选择厚度以允许主体具有足够的机械阻尼力。第一及第二主体部的厚度选择为可靠地支撑微球，而其设置及形状可最小化或避免有效照明的显着降低，使物镜能够收集足够的光信号以进行有效的纳米成像。

如图24所示，可通过方法1000制造根据本公开的微球保持架100。所述方法至少包括，弯折微球保持架以牢固地扣抓微球的步骤1100。此外，所述方法还包括步骤在微球保持架中形成凹口的1200。优选地，弯折产生弹簧或弹性效果，使得保持架本身可用作为阻尼器。其用途有益于当保持架无意中与样品接触时。即，保持架提供类似板簧的效果，吸收冲击力，从而确保微球不会被撞出其接收位置。换言之，该组件足够坚固，适用于实验室精心控制的环境之外的应用。可选地，可施加并固化粘合剂。即使不添加粘合剂，微球保持架在微球上的夹紧力也足以提供牢固的组装件。

为便于有效地将微球扣抓到位，等腰形开口可通过精密加工或精密激光切割的方式切出，表面粗糙度公差优选为1微米(μm)。金属薄片的弯折可通过包括机械弯折或激光弯折的方式完成。

如上所述的保持架提供足够强度的扣抓力，以将微球保持在狭槽中，尤其是抵抗大致沿光轴169或第一轴170定向的外力。样品已证明微球保持架可减少微球与显微镜分离的次数。然而，如有需要，保持架也可被设置为在微球接触保持架的位置为粘合剂的应用提供简易的施用渠道。一种方法是在微球与保持架之间的两个或多个接触点涂抹紫外线固化粘合剂，然后在紫外线照射下固化粘合剂。所述固定方案经过测试以验证其将微球固定到位的能力。此类测试包括将安装有微球的适配器从距地面1.5米的高度掉落。测试还包括将组件浸入水中并使用30瓦(W)超声仪对其进行1分钟的超声处理。与微球组装一起后的微球保持架通过了上述两项测试，证明了其改进的可靠性及稳健性。

将微球安装于微球保持架上后，将其用于成像，所得结果如图25所示。作为非限制性示例，安装有物镜的反射模式显微镜用于成像实验，成像目标为Newport HIGHRES-1目标。采用发光二极管(LED)发出的可见光或白光作为照明光源。左图为物镜正下方成像结果，最佳成像结果为区域10中的第四条线，对应于345纳米的条宽及690纳米的周期。在右侧，呈现了通过微球观察获得的放大图像，放大图像对应于左侧图像中白色包围的区域。作为一个示例，使用本发明的微球-微球保持架的成像结果显示区域11中的第三条线，这指向194纳米的条宽及388纳米的周期。这示出了使用微球保持架的分辨率提高了1.78倍。在其他示例中，在微球保持架下分辨率的提高可高达4倍。

本申请公开了具有高可靠性、允许足够照明、易于操作并且对于各种类型的样品具有灵活性的微球保持架的实施例。微球保持架可提供足够的照明，从而对成像质量产生积极影响。保持架也较坚固，可灵活地适应于不同尺寸的微球。

本公开出于说明和描述的目的，并非为详尽无遗或为限制性。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是清楚易懂的。本文所选择和描述的示例实施例是为了解释原理和实际应用，使本领域普通技术人员能够理解本公开的各种实施例所适合的各种修改，以达到预期的特定技术效果。

因此，尽管在此参考附图描述了说明性示例实施例，但是应当理解地，该描述不具限制性，本领域技术人员可以在不脱离本公开的范围或创意构思及实施方案的前提下，对其进行各种其他改变和修改。

Claims (20)

1.一种用于微球的保持架，其特征在于，所述保持架包括：

第一主体部，及

第二主体部,所述第二主体部耦接于所述第一主体部，所述第一主体部及所述第二主体部被设置为在其之间提供用于微球的接收位置，使得所述微球在处于所述接收位置时，所述微球耦接于所述第一主体部及所述第二主体部。

2.如权利要求1所述的保持架，其特征在于，所述微球耦接于处于所述第一主体部的第一耦接部，所述微球耦接于处于所述第二主体部的第二耦接部，且其中所述第一耦接部不同于第二耦接部。

3.如权利要求2所述的保持架，其特征在于，所述第一主体部及所述第二主体部被设置为至少在所述接收位置扣抓微球。

4.如权利要求1所述的保持架，其特征在于，所述第一主体部及所述第二主体部被设置为提供多个可选位置，使得所述接收位置为从所述多个可选位置中选择的任一位置。

5.如权利要求4所述的保持架，其特征在于，所述第一主体部及所述第二主体部间隔开以界定狭槽的相应侧，所述狭槽大致沿第一轴线延伸，所述多个可选位置沿所述第一轴线分布。

6.如权利要求5所述的保持架，其特征在于，所述第一主体部与所述第二主体部由间距间隔开，所述间距具有沿所述第一轴线的至少两个不同的宽度。

7.如权利要求5所述的保持架，其特征在于，所述第一主体部与所述第二主体部不平行。

8.根据权利要求1所述的保持架，其特征在于，所述第一主体部界定大致处于第一平面中的第一远侧表面，所述第二主体部界定大致处于第二平面中的第二远侧表面，且其中所述第一平面与所述第二平面不共面。

9.如权利要求8所述的保持架，其特征在于，所述第一远侧表面与所述第二远侧表面在其之间界定反射角。

10.一种用于近场光学的透镜系统，其特征在于，所述透镜系统包括：

物镜；

保持架，所述保持架耦接于所述物镜，所述保持架具有被设置为提供接收位置的第一主体部及第二主体部；及

微球，所述微球处于所述接收位置，所述微球耦接于所述第一主体部及所述第二部分。

11.如权利要求10所述的透镜系统，其特征在于，所述微球耦接于所述第一主体部的第一耦接部，且所述微球耦接于所述第二主体部的第二耦接部，其中第一耦接部不同于第二耦接部。

12.如权利要求11所述的透镜系统，其特征在于，所述第一主体部及所述第二主体部被设置为至少在所述接收位置扣抓所述微球。

13.如权利要求11所述的透镜系统，其特征在于，所述第一主体部界定大致处于第一平面中的第一远侧表面，所述第二主体部界定大致处于第二平面中的第二远侧表面，其中所述第一平面与所述第二平面不共面。

14.如权利要求13所述的透镜系统，其特征在于，所述第一远侧表面与所述第二远侧表面在其之间界定反射角。

15.如权利要求13所述的透镜系统，其特征在于，所述保持架具有相对于中心平面的反射对称，所述中心平面由所述微球的中心及相交线界定，所述相交线为第一平面与第二平面的相交部。

16.一种光学显微镜，包括如权利要求1至15中任一项所述的保持架。

17.一种微球组件，其特征在于，所述微球组件可附接于用于近场光学的物镜，所述微球组件通过包括以下步骤的工艺制造：

将片材从第一状态弯折至第二状态，所述片材具有间隔开的第一主体部及第二主体部以界定狭槽的相应侧，所述狭槽提供用于接收所述微球的至少一个接收位置，使得所述微球可在相应的耦接侧耦接于所述第一主体部及所述第二主体部，其中所述弯折使得第一主体部与第二主体部相对于彼此不共面。

18.根据权利要求17所述的方法制造的微球组件，其特征在于，所述处于第二状态的片材被设置为在相应的耦接侧之间扣抓所述微球。

19.根据权利要求18所述的方法制造的微球组件，其特征在于，当所述片材处于所述第二状态时，所述耦接侧彼此不平行，且其中当所述片材处于第一状态时，所述耦接侧大致彼此平行。

20.根据权利要求18所述的方法制造的微球组件，其特征在于，所述微球通过粘合剂进一步固定于相应的耦接侧。

Images