[發(fā)明專利]微球透鏡組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880043359.3
• 申請(qǐng)日: 2018-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN110799893B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 索林·斯特內(nèi)斯庫(kù);塞巴斯蒂安·維拉;吳敬慈;李琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勵(lì)格納米技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/56
• 分類號(hào): G02B27/56;G01Q60/22;G02B7/02;G02B27/02;G02B27/16;G02B3/00;G02B21/00;G02B27/58
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張?zhí)煲?/td>

微球透鏡組件(10)包括微球透鏡(1)和基礎(chǔ)透鏡(3)，其二者通過光學(xué)透明材料(2)形成的柱體連接在一起，所述光學(xué)透明材料(2)形成的柱體將微球透鏡(1)相對(duì)于基礎(chǔ)透鏡(3)保持在固定位置上。當(dāng)微球透鏡(1)相對(duì)于基礎(chǔ)透鏡(3)固定在正確的位置上時(shí)，可以結(jié)合合適的顯微鏡來使用組件(10)，用于進(jìn)行超分辨率顯微和/或加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微球透鏡組件。特別地，本發(fā)明涉及微球附接到顯微鏡的物鏡上的微球透鏡組件。本發(fā)明還涉及這種微球透鏡組件的制造和用途。

背景技術(shù)

由于遠(yuǎn)場(chǎng)衍射極限的存在，常規(guī)光學(xué)顯微成像分辨率在可見光譜內(nèi)具有約200nm的理論極限；由此導(dǎo)致常規(guī)光學(xué)顯微成像不適于對(duì)結(jié)構(gòu)小于此極限的對(duì)象成像，例如，活病毒(通常為5-150nm，有些能達(dá)到300nm)。為了使這些結(jié)構(gòu)的成像超越光學(xué)衍射極限，已使用了其它技術(shù)。

透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電子顯微鏡(SEM)通常用于在真空中以非常高的分辨率(10nm)對(duì)專門制備的死病毒結(jié)構(gòu)成像。這些技術(shù)需要復(fù)雜的樣品制備過程，并且不適于體內(nèi)成像和檢測(cè)(電子束會(huì)影響活細(xì)胞、病毒等)。

原子力顯微鏡(AFM)可通過接觸式探針對(duì)小結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行良好的成像。樣品易于受到AFM尖端的損壞。此外，該技術(shù)并不提供真是的圖像，而是提供重建的成像。

受激發(fā)射損耗(STED)熒光顯微術(shù)是一種近年來建立起來的能夠超越光學(xué)衍射極限、以低至6nm分辨率對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)菌和病毒進(jìn)行成像的方法。該技術(shù)是基于在熒光樣品被特定波長(zhǎng)的激光激發(fā)時(shí)對(duì)其發(fā)射的光的檢測(cè)以及使用另一不同波長(zhǎng)的激光關(guān)閉部分熒光區(qū)。STED熒光顯微術(shù)可提供更好的分辨率，但需要對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的制備(熒光標(biāo)記)，而這并不總是適于活生物體的成像。熒光成像技術(shù)主要可對(duì)有機(jī)樣品提供良好的結(jié)果。然而，對(duì)于高分辨率，該技術(shù)面臨著光漂白的挑戰(zhàn)，其將最小曝光時(shí)間限制在幾十秒。

近年來，使用定位在物鏡和樣品之間的微球陣列證實(shí)了超分辨率成像。在這種陣列中使用的微球通常具有10μm級(jí)的直徑。微球的使用使得能夠捕獲存在于“遠(yuǎn)場(chǎng)”區(qū)域中具有不同折射率的兩種不同介質(zhì)的邊界處的倏逝波。這些倏逝波攜帶有高空間頻率亞波長(zhǎng)信息，并隨距離呈指數(shù)衰減。因此，靠近表面的微球在檢測(cè)所述倏逝波上比常規(guī)物鏡更有效。

CN102305776B公開了一種直徑為1-9μm、用作透鏡的微球，其與要成像的對(duì)象接觸或距離其小于100nm的距離。要成像的對(duì)象必須是金屬樣品或鍍金樣品(用于半導(dǎo)體材料)。檢測(cè)機(jī)制是基于檢測(cè)出現(xiàn)于金屬與非金屬間的表面等離子體。微球球托有兩種類型：頂部8μm、底部2.8μm的位于硅中的錐形孔，使用UV固化粘合劑來固定微球；透明玻璃尖端，使用UV固化粘合劑來固定微球。這類結(jié)構(gòu)不是特別地牢固，或者不適于容易地裝配到現(xiàn)有微球上。此外，微球沒有附接到物鏡上，因此，不能保證可與物鏡的光軸對(duì)準(zhǔn)。

WO2015/025174A1公開了一種嵌入主體材料(彈性材料、玻璃或塑料)中并置于工件上的微球陣列。這種透鏡薄片可重復(fù)用于成像。微球陣列難以制造，并且易碎、易于損壞。使用如此小的微球也給圖像的增加失真和更受限的視野帶來了困難。此外，微球沒有附接到物鏡上，因此，不能保證可與物鏡的光軸對(duì)準(zhǔn)。

超分辨率成像設(shè)備還可適于用于基于激光的微細(xì)加工。在這種技術(shù)中，加工分辨率受到聚焦激光束光斑尺寸的限制。該尺寸為激光波長(zhǎng)的一半，因此，很難加工亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。先前的研究工作證實(shí)了使用散布在目標(biāo)對(duì)象表面上的微球可以進(jìn)行超分辨率成像或亞波長(zhǎng)激光加工。對(duì)于實(shí)際的加工技術(shù)，微球不可以放置在加工對(duì)象上。因此，這種技術(shù)還需要簡(jiǎn)單、牢固、可進(jìn)行準(zhǔn)確定位并且易于裝配到現(xiàn)有顯微鏡上的安裝結(jié)構(gòu)。

因此，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)至少部分克服或緩解部分上述問題的超分辨率顯微術(shù)和/或微加工。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種微球透鏡組件，包括基礎(chǔ)透鏡、微球透鏡和自所述基礎(chǔ)透鏡的前表面延伸至所述微球透鏡的光學(xué)透明材料形成的柱體。