CN1588156A - 近场光学显微镜 - Google Patents
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Abstract
一种近场光学显微镜，包括一激光束，其特征在于它的构成是：沿该激光束前进方向上且与该激光束成45°放置一半反半透镜，在垂直于该激光束且穿过该半反半透镜的光轴上，同轴地在该半反半透镜上方置有探测器，半反半透镜的下方依次置有会聚透镜、半球型固体浸没透镜、样品及样品架，该半球型固体浸没透镜的下表面镀有超分辨掩膜层且该超分辨掩膜层位于会聚透镜的焦平面，所述的样品位于样品架上。本发明近场光学显微镜的分辨率更高而且分辨率是可调的。
Description
技术领域
本发明是一种近场光学显微镜，特别是一种采用超分辨掩膜材料和固体浸没透镜(Solid Immersion Lens，缩写并简称为SIL)相结合作为会聚光的近场光学显微镜。
背景技术
相对于采用光纤探针作会聚光的近场光学显微镜，采用SIL作会聚光的探针的近场光学显微镜具有非常高的光透过率和光损坏阈值，可直接成像，光程较短，这在探测荧光光谱或散射光谱以及近场光操作、近场光存储、近场光加工、动态观察和超快现象研究时非常重要。但仅靠SIL等提高物空间的折射率、缩短物空间的光波长、从而缩小出射光点的大小，还达不到采用锥形光纤等的近场光学显微镜的空间分辨率，而且分辨率具有不可调节性。
在先技术中，是通过在SIL与样品接近的表面上制作一个固定的小孔来实现高空间分辨率的，参见Jpn.J.APPL.Phys VoL 40(2001)pp.1778-1782。但采用以上技术有以下缺点：(1)小孔是在制作后贴上去的，小孔制作、小孔定位在SIL等的光轴上以及将光会聚到小孔上都十分困难；(2)小孔大小是固定的，要求小孔尺寸变大时，只能更换整个SIL，分辨率不可调节。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种近场光学显微镜，该近场光学显微镜的分辨率更高而且分辨率是可调的。
本发明解决技术问题的基本思路是：利用超分辨掩膜材料在激光作用下的动态小孔开关效应，实现分辨率的进一步提高和可调。
本发明的技术解决方案是：
一种近场光学显微镜，包括一激光束，其特征在于它的构成是：沿该激光束前进方向上且与该激光束成45°放置一半反半透镜，在垂直于该激光束且穿过该半反半透镜的光轴上，同轴地在该半反半透镜上方置有探测器，半反半透镜的下方依次置有会聚透镜、半球型固体浸没透镜、样品及样品架，该半球型固体浸没透镜的下表面镀有超分辨掩膜层且该超分辨掩膜层位于会聚透镜的焦平面，所述的样品位于样品架上。
所述的超分辨掩膜层是厚度为10～30nm的锑(Sb)、氧化银(AgOx)或氧化铂(PtOx)薄膜。
其中氧化银AgOx的含O2量由溅射过程中O2/(O2+Ar)的分压比例决定，其范围在0.3～0.7，其中氧化铂PtOx的含O2量由溅射过程中O2/(O2+Ar)的分压比例决定，其范围在0.2～0.4。
本发明的技术效果：
由于本发明是利用了超分辨掩膜(Super-RENS)在激光作用下的动态非线性小孔开关效应，小孔可以在超分辨掩膜任何地方产生，所以克服了在先技术中近场光学显微镜所采用的固定小孔制作和定位的缺点，制作工艺简单，适合大批量生产；超分辨掩膜层在光照下有增强效应，而且这种增强效应随入射光的增强而增强，加上SIL本身的对光的耦合也是很强的，所以通过两个元件的组合，可以得到更高的光透过率和分辨率，而且分辨率可以随光照的强弱而改变，分辨率具有可调节性。
由于本发明具有以上诸多优点，还可以用在近场光存储、荧光显微镜、散射光谱测试、近场光加工、近场光操作、动态观察、超快现象研究等方面。
附图说明
图1本发明的近场光学显微镜结构示意图。
具体实施方式
先参阅图1，图1本发明的近场光学显微镜结构示意图。本发明近场光学显微镜，包括一激光束1，它的构成是：沿该激光束1前进方向上且与该激光束1成45°放6置一半反半透镜2，在垂直于该激光束1且穿过该半反半透镜2的光轴上，同轴地在该半反半透镜2上方置有探测器3，半反半透镜2的下方依次置有会聚透镜4、半球型固体浸没透镜5、样品6及样品架7，该半球型固体浸没透镜5的下表面镀有的超分辨掩膜层11，且该超分辨掩膜层11位于会聚透镜4的焦平面，所述的样品6位于样品架7上。
所述的超分辨掩膜层11是厚度为10～30nm的锑(Sb)、氧化银(AgOx)或氧化铂(PtOx)薄膜。
超分辨掩膜材料的制备过程如下：采用磁控溅射方法(溅射气压1.0×10-4Pa)，在固体浸没透镜下表面镀10～30nm的锑(Sb)，氧化银(AgOx)或者氧化铂(PtOx)。其中氧化银AgOx的含O2量由溅射过程中O2/(O2+Ar)的分压比例决定，其范围在0.3～0.7，其中氧化铂PtOx的含O2量由溅射过程中O2/(O2+Ar)的分压比例决定，其范围在0.2～0.4。
我们采用650nm的波长作为激光光源，物镜4的数值孔径NA＝0.9，SIL5的折射率n＝2，通过控制光源强度调节超分辨掩膜层11对提高分辨率的作用为p倍，对Sb来说，p＝1～5倍，对AgOx，p＝1～4，对PtOx，p＝1～6。不加超分辨掩膜和加超分辨掩膜可以达到的分辨率如下表所示：
由表可以看出：不加超分辨掩膜的分辨率只能达到180nm，加Sb超分辨掩膜的分辨率可以在36～180nm的范围可调，加AgOx超分辨掩膜的分辨率可以在45～180nm可调的范围，加PtOx超分辨掩膜分辨率可以在36～180nm的范围可调。
所以本发明适用于对分辨率要求更高的小尺寸样品及尺寸大小多样性的样品的观察，还可用在近场光存储、荧光显微镜、近场光操作等方面。
Claims (2)
1、一种近场光学显微镜，包括一激光束(1)，其特征在于它的构成是：沿该激光束(1)前进方向上且与该激光束(1)成45°放置一半反半透镜(2)，在垂直于该激光束(1)且穿过该半反半透镜(2)的光轴上，同轴地在该半反半透镜(2)上方置有探测器(3)，半反半透镜(2)的下方依次置有会聚透镜(4)、半球型固体浸没透镜(5)、样品(6)及样品架(7)，该半球型固体浸没透镜(5)的下表面镀有超分辨掩膜层(11)，且该超分辨掩膜层(11)位于会聚透镜(4)的焦平面，所述的样品(6)位于样品架(7)上。
2、根据权利要求1所述的近场光学显微镜，其特征在于所述的超分辨掩膜层(11)是厚度为10～30nm的锑(Sb)、氧化银(AgOx)或氧化铂(PtOx)薄膜。
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| CN105588954A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-05-18 | 上海理工大学 | 近场偏振光扫描探针显微镜 |
| CN108732388A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-02 | 姜全博 | 一种单光子源主动探针的制作方法 |
| CN114858709A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-08-05 | 南京师范大学 | 一种新型微透镜超分辨显微成像方法 |
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