[發(fā)明專利]基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611167202.0
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106707484B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌進(jìn)中;隋國榮;張大偉;賈星偉;嚴(yán)錦雯;高秀敏;沈奶連;莊松林
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G02B21/06
• 分類號: G02B21/06
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

本發(fā)明涉及一種基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法，在現(xiàn)有暗場光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上，利用微粒的散射光作為顯微鏡的照明光源，被散射光照明的區(qū)域可以獲得超越衍射極限的空間分辨率，實(shí)現(xiàn)了空間超分辨成像。相比于普通的明場或暗場顯微鏡，本發(fā)明具有更高的空間分辨率。相比于近場掃描光學(xué)顯微鏡，通過微米顆粒在樣品表面的掃描，可以獲得整個樣品表面的超分辨圖像，本發(fā)明具有更快的成像速度，不需要在樣品表面逐點(diǎn)掃描，每次成像范圍可以達(dá)到10μm²。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)顯微成像技術(shù)，特別涉及一種基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法。

背景技術(shù)

遠(yuǎn)場光學(xué)受限于光學(xué)衍射極限，其成像系統(tǒng)的空間分辨率取決于入射波長和顯微物鏡的數(shù)值孔徑，通常不會小于入射光波長的一半。為突破衍射極限，最常用的技術(shù)為近場掃描光學(xué)顯微鏡。該技術(shù)利用有孔或者無孔探針，位于樣品表面上方數(shù)百納米的范圍內(nèi)，收集樣品表面倏逝波的強(qiáng)度，由此獲取樣品的輪廓信息。其分辨率理論上由探針尺寸決定，目前可以達(dá)到20至50納米的空間分辨率。然而該技術(shù)最大的缺陷就是成像速度慢，通常需要幾秒甚至幾十秒來完成一幅圖，因此無法應(yīng)用于實(shí)時的成像測量。

在成像過程中，如果使用的顯微物鏡具有相同的數(shù)值孔徑，明場和暗場顯微鏡的分辨率相同。由于采用了邊緣光束照明技術(shù)，相比于明場顯微鏡，暗場顯微鏡抑制了背景光線的影響，具有更好的信噪比和圖像對比度，更加適合物體邊界和輪廓的觀測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)在近場掃描光學(xué)顯微鏡成像速度受限的問題，提出了一種基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法，相比于逐點(diǎn)掃描的近場掃描光學(xué)顯微鏡，本方案具有更快的成像速度，同樣可以獲得超越衍射極限的空間分辨率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法，包括如下步驟：

1）在現(xiàn)有的暗場光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上增加三維移動設(shè)備，三維移動設(shè)備控制微米級的微粒移動；

2）將待測樣品置于顯微物鏡的焦平面上；

3）將微粒移動接近待測樣品表面，距離待測樣品不超過1微米；

4）入射光從側(cè)面入射，暗場光學(xué)顯微鏡對微粒周圍被散射光照亮的區(qū)域進(jìn)行成像，并完成圖像采集；

5）利用三維移動設(shè)備控制微粒在樣品表面逐步按次序移動，并控制微粒距離待測樣品表面的間隔不超過1微米，每移動一步，用暗場光學(xué)顯微鏡采集一次圖像，直至完成待測樣品表面的圖像采集；

6）將所有采集圖像按次序拼接，實(shí)現(xiàn)待測樣品表面超分辨圖像。

所述微粒大小為1至50微米，用來散射顯微鏡的入射光。

所述三維移動設(shè)備包括三維位移平臺和微粒支架，微粒支架一端為尖端結(jié)構(gòu)，尖端結(jié)構(gòu)端吸附或者粘貼微粒，另一端連接至三維位移平臺，三維位移平臺通過微粒支架控制微粒在三維空間內(nèi)自由移動。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法，利用微粒的散射光作為顯微鏡的照明光源，實(shí)現(xiàn)了空間超分辨成像。相比于普通的明場或暗場顯微鏡，本發(fā)明具有更高的空間分辨率。相比于近場掃描光學(xué)顯微鏡，本發(fā)明具有更快的成像速度，不需要在樣品表面逐點(diǎn)掃描，每次成像范圍可以達(dá)到10 μm²。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于微粒散射光近場照明的超分辨光學(xué)顯微成像示意圖；

圖2為本發(fā)明成像樣品的掃描電子顯微鏡圖；

圖3為本發(fā)明三種顯微鏡模式下對同一樣品的成像效果比較圖。

具體實(shí)施方式