[发明专利]一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像器件及成像方法

权利要求书

1.一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像器件，其特征在于：该器件从下到上依次包括：

一透明基底层；

一纳米结构层，用于对照明光进行空间频率和偏振方向调制的纳米结构；

一PMMA填充层，用于平整化纳米结构表面；

一金属/介质多层膜层，用于对不同空间频率谐波进行高通滤波。

2.根据权利要求1所述的利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像器件，其特征在于：所述纳米结构层的尺寸和间距不大于照明光波长；所述纳米结构层的材料为不透光材料的金属或者介质；所述纳米结构层的形状可以为规则的几何体或不规则的任意面型；所述纳米结构的分布可以是均匀的或非均匀的，也可以是一维的或二维的。

3.根据权利要求1所述的利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像器件，其特征在于：所述PMMA填充层的上表面相对纳米结构层上表面的厚度为10～30nm。

4.根据权利要求1所述的利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像器件，其特征在于：所述金属/介质多层膜中的金属可以为良导体材料的金、银或铝，介质可以为低损耗光学膜层材料的SiO₂或Al₂O₃；所述金属/介质多层膜为金属/介质交替膜层，各膜层厚度范围为10nm～30nm，各层膜厚可以相等，也可以不相等；根据照明光强需要，金属/介质多层膜的总层数2层或更多层。

5.一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像方法，其特征在于：照明光从权利要求1至4中任一项所述器件的透明基底层背面入射，经过纳米结构层对其空间频率和偏振方向的调制后进入金属/介质多层膜层进行高频滤波，最终在金属/介质多层膜层的上表面形成局域在5nm～200nm深度范围内的消逝光场，被消逝光场照明的待测样品表层区域可以被光学显微镜或光谱仪进行分析检测。

6.根据权利要求5所述的一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像方法，其特征在于：所述照明光可以为紫外到可见光范围的宽光谱光源或者激光光源。

7.根据权利要求5所述的一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像方法，其特征在于：改变所述纳米结构层的尺寸和间距，可以调节多层膜表面消逝光场的空间频率和强度分布。

8.根据权利要求5所述的一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像方法，其特征在于：当所述纳米结构层的材料为金属时，改变纳米结构层的分布可以调节多层膜表面消逝光场的偏振方向和空间分布。

9.根据权利要求5所述的一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像方法，其特征在于：改变所述金属/介质多层膜层中的金属材料和介质材料，或者改变金属膜层与介质膜层的厚度之比、层数，可以调整高通滤波时的截止频率，从而调节多层膜表面消逝光场在样品表层的作用深度，调节范围5nm～200nm。

10.根据权利要求5所述的一种利用超衍射离轴照明技术的纳米表层光学显微成像方法，其特征在于：所述被消逝光场照明的待测样品，可直接利用光学显微镜进行纳米尺度表层样品观测，或通过激发样品表层荧光，经滤色片滤光后再由光学显微镜进行观测，或通过激发样品斯托克斯散射光，经滤色片滤光后再由拉曼光谱仪进行分析检测。