一種可移動超分辨成像系統的制備及其性質研究

劉 帥，葉 燃，曹玲玲

（南京師范大學 物理科學與技術學院，江蘇 南京210023）

引言

隨著現代顯微技術的發展，人類制造了各種光學顯微鏡，我們能夠觀察到越來越小的物體。由于受到阿貝衍射極限的限制，傳統光學顯微鏡理論上觀察到的物體最小尺寸約200nm。實際情況是，在光學顯微鏡下觀察300nm～400nm的物體都十分困難。如何突破衍射極限是當前光學領域研究的熱點問題之一［1－10］。若想觀察到更小的物體，我們可以通過電子顯微鏡，原子力顯微鏡，掃描近場光學顯微鏡等分辨率更高的顯微鏡。此外，人們還試圖通過采用其他的方式來實現超分辨。例如，通過微球的透鏡效果來實現超分辨成像。Ju Young Lee使用半球形狀的微透鏡來觀察間距為250nm的條紋，無論透鏡是表面朝上還是朝下都可以觀察到250nm的條紋［11］。2010年，Zengbo Wang等發現通過在藍光光碟表面放置一透明微球，用傳統光學顯微鏡透過該微球可以清晰地觀察到藍光光碟表面的條紋［12］。2012年，劉旭等研究表明，浸沒透鏡（Solid Immersion Lenses，SIL）可以改善微球的成像效果［13－14］。微球的放大率約為2.7x，與微球的半球無關［15］。用透明液體半浸沒微球時，雖然微球的成像放大率會變小，但是成像效果會明顯變好［16－18］。近期我們研究發現，在微球遠離藍光光碟表面一定距離的情況下，依然能夠通過微球觀察到光碟的條紋；并且在酒精浸沒微球時，可以得到更為清晰的圖像［19］。通過增加酒精，實際上是將該成像系統變為SIL系統。在酒精揮發的過程中，微球的焦距在不斷變化，所觀察到圖像也在不斷變化。……