[發明專利]一種針對單個納米顆粒的檢測方法

有效

• 申請號: 201711099225.7
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108051362B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 江麗雯;路鑫超;孫旭晴;劉虹遙;熊偉;諶雅琴;張朝前
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01N15/14
• 分類號: G01N15/14
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明涉及一種針對單個納米顆粒的檢測方法，所述檢測方法包括如下步驟：在蓋玻片上附著單個納米顆粒；光源發出的光經過擴束整形后，聚焦到油浸物鏡的后焦平面；調節入射光在所述油浸物鏡的后焦平面上的位置，使入射光斜入射到所述蓋玻片上，在所述蓋玻片表面產生沿表面傳播、強度在豎直方向上呈指數衰減的倏逝波；所述倏逝波遇到所述單個納米顆粒發生散射，沿所述蓋玻片表面傳播產生徑向界面散射；通過CCD收集所述界面散射的信號和所述蓋玻片上的反射光，并通過所述CCD對所述單個納米顆粒進行成像。本發明成本低、檢測性能穩定、檢測速度快、靈敏度高、可用于原位與便攜式檢測、可擴展到病毒檢測、大氣中納米污染物等應用中。

技術領域

本發明涉及顯微成像檢測技術領域，尤其涉及一種針對單個納米顆粒的檢測方法。

背景技術

近年來，隨著納米、材料、光學技術的發展，納米尺度顯微成像被廣泛應用于生物活細胞標記成像、單分子示蹤、病毒檢測、構建功能納米材料等生命科學、生物化學、材料學等領域。

目前廣泛應用的成像技術中，普通光學顯微鏡由于受到衍射極限的限制，分辨率較低，無法檢測尺寸小于200nm的物質。電子顯微鏡，包括透射電子顯微鏡(TEM)與掃描電子顯微鏡(SEM)，可以將分辨率提高到納米量級。然而電子顯微鏡需要真空的操作環境，設備成本較高，一般需要進行樣品預處理，而且無法進行生物活體樣本檢測，因而限制了其在生命科學、細胞生物學領域的應用。掃描隧道顯微鏡(STM)與原子力顯微鏡(AFM)都具有納米量級的高分辨率，可以掃描原子像，其中原子力顯微鏡可以觀測絕緣體樣品。這兩種成像方式也存在著需要真空操作環境、掃描時間長以及無法觀測生物活體樣品的缺陷而限制了其應用范圍。

目前廣泛應用的單分子光學成像技術中，全內反射熒光顯微術(TIRFM)，即利用全內反射產生的倏逝波照明樣品，使照明區域限定在樣品表面～100nm范圍內，具有其他光學成像技術無法比擬的高信噪比和對比度，該技術在細胞生物學領域得到了廣泛的應用。全內反射熒光顯微術(TIRFM)利用熒光分子對待測樣品進行標定，通過全內反射產生的倏逝波激發熒光分子，從而實現對待測樣品的成像。但由于傳統熒光染料分子的熒光漂白效應導致成像效果存在缺陷，同時，使用熒光分子標記樣品也存在需要樣品預處理以及對待測生物樣品造成潛在功能性影響等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對單個納米顆粒的檢測方法，可對單個納米顆粒進行無標記、快速成像檢測，解決了現有技術中光學顯微鏡無法對納米物質成像的不足，同時也補償了電子顯微鏡等傳統納米顯微儀器檢測時間長、成本高、真空操作等缺點，也彌補了全內反射熒光顯微術熒光漂白效應帶來的成像問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種針對單個納米顆粒的檢測方法，所述檢測方法包括如下步驟：在蓋玻片上附著單個納米顆粒；光源發出的光經過擴束整形后，聚焦到油浸物鏡的后焦平面；調節入射光在所述油浸物鏡的后焦平面上的位置，使入射光斜入射到所述蓋玻片上，在所述蓋玻片表面產生沿表面傳播、強度在豎直方向上呈指數衰減的倏逝波；所述倏逝波遇到所述單個納米顆粒發生散射，其中一部分散射到空間中呈立體角分布，另一部分沿所述蓋玻片表面傳播產生徑向界面散射；通過CCD收集所述界面散射的信號和所述蓋玻片上的反射光，并通過所述CCD對所述單個納米顆粒進行成像。

優選地，所述通過CCD收集所述界面散射的信號和所述蓋玻片上的反射光，并通過所述CCD對所述單個納米顆粒進行成像，包括如下步驟：通過所述CCD收集所述界面散射的信號和所述蓋玻片上的反射光，所述CCD測量所述蓋玻片上有單個納米顆粒的反射光作為當前光斑；采用所述CCD測量所述蓋玻片上無任何單個納米顆粒的反射光作為背景光斑；將所述背景光斑與所述當前光斑相減，進行數據平均降噪處理，除去光斑的背景噪聲及所述CCD的噪聲，增強散射場與背景的對比度，優化成像效果。

優選地，所述單個納米顆粒為病毒、納米顆粒、碳納米管、量子點中的一種或多種。

優選地，所述光源為激光器，所述光源的波長為633nm。