提高高折射率微球成像分辨率的研究

发布时间：2021-06-14 09:42

　　光学显微成像在很多领域有着重要的应用,但由于衍射极限的限制,传统光学显微镜的分辨率只能达到工作波长的1/2。存在衍射极限的原因在于远场中倏逝波的损失。倏逝波中带有表示物体精细结构信息的高频率谐波,倏逝波在传播的过程中因振幅呈指数衰减,因而只能在近场中存在。而透明电介质微球能够耦合近场倏逝波并将其传输到远场后被显微镜物镜接收,这种简单有效的微球辅助显微成像技术为利用白光照明实现实时超分辨成像提供了一种新的选择。研究发现将透明电介质微球置于样品表面,结合传统光学显微镜即可实现超分辨成像,是一种获得超分辨成像的低成本的补充方法。研究发现,微球成像的分辨率和放大率与浸没介质有关,低折射率的介质在半浸没的条件下成像效果最好,而高折射率的微球需要在全浸没的条件下才能实现超分辨成像。本文的主要研究如下:1.首先提出了一种先用高折射率介质半浸没再用低折射率介质全浸没微球的成像结构,并且比较了用这种结构进行成像和用单一介质全浸没微球进行成像时的分辨率。通过实验发现,先用高折射率介质半浸没再用低折射率介质全浸没微球时的分辨率比较高。研究结果表明:先用高折射率介质半浸没再用低折射率的介质全浸没微球的结构提高... 

【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：44 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１：阿贝衍射理论图，衍射级被透镜瞳孔（ａ）通过（ｂ）截止引自文献［２５］??瑞利分辨率极限表明，如果…个点光源的衍射图的中央最亮处刚好与另一个点光??

硅微球可以将高空间频率的倏逝场转换为远场传播波，对亚衍射限制特征进行成像。??将直径为２－９?的二氧化硅微球置于物体表面，结合传统光学显微镜在白光下，能??够分辩出平均尺寸为５０?ｎｍ的多孔氧化铝结构，实验结果如图１．３所示。该成像系??统能够在反射和透射模式下工作。??通过模拟计算发现，微米级球体的超分辨率成像与它们将光聚焦到亚衍射极限尺??寸的能力之间存在联系。这种紧密聚焦的光束称为“光子纳米喷射”。微米级球体的??４??

?第１章绪论???超分辨率强度定义为：（焦点光斑尺寸－瑞利极限）／（球体半径）。计算结果表明折射??率ｎ＝?１．８时具有最大的超分辨率强度，如图１．４（ａ）所示。当ｎ＞?１．８时，超分辨率强??度在微米级球面直径的范围内减小。根据光学互易原理光子纳米喷流的束腰宽度??越小，成像分辨率越高。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]介质微球超分辨成像薄膜[J]. 庞辉,杜春雷,邱琪,邓启凌,张满,尹韶云.  光子学报. 2015(04)
[2]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)



本文编号：3229563