利用微球超分辨效应观察运动荧光微球的研究

发布时间：2020-12-29 17:02

　　普通光学显微镜由于受到衍射极限的制约,无法观察到尺寸比光波长二分之一更小的物体,因此如何突破衍射极限成为了一个重要的课题。近年来,微球辅助显微镜成像的方法被证明具备超分辨成像的能力,并已经发展成一种简单,有效的获得超分辨成像的方法。本文在此背景下,结合课题组情况,从以下几个方面进行了研究:（1）使用软光刻技术制备了一种微球透镜阵列,介绍了光刻加工的详细步骤,说明了工艺过程中的重要注意事项并例举了可能出现的错误情况。实验发现该微透镜阵列辅助显微镜能同时获得多个微透镜的超分辨成像,提高了微透镜成像的视场范围。提出了一种改进的嵌有微球的聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）薄膜制备方法,改进后的PDMS薄膜制备方法能够避免薄膜制备过程中的破损,提高实验效率。（2）研究了使用全浸没在PDMS薄膜中的高折射率钛酸钡微球辅助显微镜观察直径为300 nm运动荧光微球的实验。实验表明,在5x物镜下使用钛酸钡微球辅助显微镜能够观察到运动荧光微球,没有微球辅助则无法观察到。实验还发现荧光微球在单位时间内位移在0-0.8 μm范围内无规则变动,运动方向也无规律。并比较了微球运动... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１平凸透镜结构引自文献［３２］??

期为２５０?ｍｉｌ的条纹结构，发现通过半球形透镜能够观察到在显微镜下无法直接??观察到的条纹结构。并通过时域有限差分（ＦＤＴＤ）算法仿真发现微球形透镜结??构能够形成有别于传统透镜的近场焦点。实验和仿真结果如图１．２所示。??ｂ?Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ?ＣＨＱ?ｌｅｎｓ??ＣＨＱｆｌｓａ?＂?——??ＣＨＱ?ｃｒｙｓｔａｌ?Ｚ?｜?＼?＼??１．?Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ?２．?２Ｄ?ｇｒｏｗｔｈ?３．?３Ｄ?ｇｒｏｗｔｈ?４．?Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ??ｋ：?ＳＩ??图１．１平凸透镜结构引自文献［３２］??＇２－［：膽??＾Ｂｓ?１８３?３ｉｉｉＱ＼＼Ｖｉｉｖｆｉ???ＩＨＨＨＫａ?－５－４－４－３－２－１?０?１?２?３?４?５?６?７?８??＼｜｜Ｕｌ！｜］Ｒ｜｜ｉ＾））ｌｌ?＆?（ｐｍ＞??图１．２基于平凸透镜的超分辨成像及仿真引自文献［３２］??２０１１年，英国Ｗａｎｇ小组发现，使用直径在２－９?ｎｍ的低折射率二氧化硅??（ｎ＝１．４６）微球透镜在空气中辅助显微镜能够获得超分辨成像能力［３９］。该课题组??使用中心波长为６００?ｎｍ的传统显微镜作为成像设备，在直径为２－９?的二氧化??硅微球辅助下成功观察到了平均尺寸为５０?ｎｍ的多孔氧化铝结构。实验装置与实??验结果如图１．３所示。??２??

２０１１年，中国Ｌｉｕ课题组发现，二氧化硅微球半浸没在酒精中辅助显微镜??能获得更强的分辨能力，半浸没条件下成像的对比度提升，成像视场也变大，但??是图像放大率会降低［４Ｇ］？实验装置，浸没与不浸没的成像对比如图１．４所示。??虽然半浸没的方法能够得到对比度更强的图像，但半浸没的方式操作繁琐，并且??受到浸没介质挥发的制约，观察时间有限。为了改善这一缺陷，该小组对微球透??镜做亲水处理，提高了微球成像的观察时间。??（ａ）?（ｂ．）?ｊｍ??＾?，?＊??＊?—??１｜ｉｍ??图１．４半浸没二氧化硅微球成像引自文献［４０］??２０１２年，美国Ｄａｒａｆｓｈｅｈ领导的科研小组发现高折射率钛酸钡（Ｂａｒｉｕｍ??ＴｉｔａｎａｔｅＧｌａｓｓ，?Ｂ丁Ｇ）微球在全浸没情况下也具有超分辨能力【４Ｍ２］。该课题组使??３??

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微球透镜的任选区高分辨光学显微成像新方法研究[J]. 王淑莹,章海军,张冬仙.  物理学报. 2013(03)
[2]基于大数值孔径环形光锥照明的超分辨光学显微成像方法研究[J]. 支绍韬,章海军,张冬仙.  物理学报. 2012(02)



本文编号：2945975