[發明專利]一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像器件及成像方法

有效

• 申請號: 201210107957.7
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102628985A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 羅先剛;王長濤;趙澤宇;陶興;王彥欽;馮沁;方亮;劉玲;劉凱鵬;楊磊磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B21/06
• 分類號: G02B21/06;G02B21/36;G01B11/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像器件，其特征在于：該器件從下到上依次包括：

一透明基底層；

一納米結構層，用于對照明光進行空間頻率和偏振方向調制的納米結構；

一PMMA填充層，用于平整化納米結構表面；

一金屬/介質多層膜層，用于對不同空間頻率諧波進行高通濾波。

2.根據權利要求1所述的利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像器件，其特征在于：所述納米結構層的尺寸和間距不大于照明光波長；所述納米結構層的材料為不透光材料的金屬或者介質；所述納米結構層的形狀可以為規則的幾何體或不規則的任意面型；所述納米結構的分布可以是均勻的或非均勻的，也可以是一維的或二維的。

3.根據權利要求1所述的利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像器件，其特征在于：所述PMMA填充層的上表面相對納米結構層上表面的厚度為10～30nm。

4.根據權利要求1所述的利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像器件，其特征在于：所述金屬/介質多層膜中的金屬可以為良導體材料的金、銀或鋁，介質可以為低損耗光學膜層材料的SiO₂或Al₂O₃；所述金屬/介質多層膜為金屬/介質交替膜層，各膜層厚度范圍為10nm～30nm，各層膜厚可以相等，也可以不相等；根據照明光強需要，金屬/介質多層膜的總層數2層或更多層。

5.一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像方法，其特征在于：照明光從權利要求1至4中任一項所述器件的透明基底層背面入射，經過納米結構層對其空間頻率和偏振方向的調制后進入金屬/介質多層膜層進行高頻濾波，最終在金屬/介質多層膜層的上表面形成局域在5nm～200nm深度范圍內的消逝光場，被消逝光場照明的待測樣品表層區域可以被光學顯微鏡或光譜儀進行分析檢測。

6.根據權利要求5所述的一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像方法，其特征在于：所述照明光可以為紫外到可見光范圍的寬光譜光源或者激光光源。

7.根據權利要求5所述的一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像方法，其特征在于：改變所述納米結構層的尺寸和間距，可以調節多層膜表面消逝光場的空間頻率和強度分布。

8.根據權利要求5所述的一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像方法，其特征在于：當所述納米結構層的材料為金屬時，改變納米結構層的分布可以調節多層膜表面消逝光場的偏振方向和空間分布。

9.根據權利要求5所述的一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像方法，其特征在于：改變所述金屬/介質多層膜層中的金屬材料和介質材料，或者改變金屬膜層與介質膜層的厚度之比、層數，可以調整高通濾波時的截止頻率，從而調節多層膜表面消逝光場在樣品表層的作用深度，調節范圍5nm～200nm。

10.根據權利要求5所述的一種利用超衍射離軸照明技術的納米表層光學顯微成像方法，其特征在于：所述被消逝光場照明的待測樣品，可直接利用光學顯微鏡進行納米尺度表層樣品觀測，或通過激發樣品表層熒光，經濾色片濾光后再由光學顯微鏡進行觀測，或通過激發樣品斯托克斯散射光，經濾色片濾光后再由拉曼光譜儀進行分析檢測。