[发明专利]一种横向分辨率达到1nm的干涉旋转映射检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及超高分辨率显微检测技术，特别是指一种基于迈克耳逊干涉仪结构，具有旋转映射超高分辨率成像的检测技术。

背景技术

显微成像技术在电子科技、生物医学、化学材料等领域有着广泛的应用。随着科学技术的发展，人们对显微分辨率的要求也是越来越高。但是传统的光学显微分辨率会受到衍射极限的限制，只能够实现亚微米级的分辨率，无法满足科技发展的应用需要。

为了解决光学显微镜衍射极限的问题，科研人员开发出了一系列的超高分辨率显微系统。电子显微镜是目前应用最为广泛的超高分辨率显微镜，它采用电子束替代光束，对样品进行成像。由于电子束的波长远小于可见光的波长，从而可以实现更高的分辨率。但是电子显微镜所使用的电子束对细胞有严重的伤害，并且环境必须在近似真空状态，所以不能够对活细胞进行观察，这严重限制了电子显微镜在生物医学领域的应用。

扫描探针显微镜是另外一种超高分辨率显微镜。扫描探针显微镜利用压电平移台的位移分辨率替代光学系统的成像分辨率，实现高分辨率的电扫描成像。扫描探针显微镜已经演化出原子力显微镜，扫描电子显微镜等多种类型，但是这类显微镜需要非常长的扫描时间，不适合对动态样本的检测。

光学显微镜方面也有相关突破衍射极限的技术方法。如20世纪20年代末提出，在20世纪80年代才得以实现的近场光学显微镜，采用纳米光纤探针，通过控制在波长尺寸近距离接触范围采集衍射光信号，实现了30nm左右的超分辨率光学扫描成像。又如本世纪初发展的“随机光学重建显微法”、“光激活定位显微技术”等，这类方法使用局部成像的原理，在一次成像中只特定激活图像中的一部分像素，以防止像素之间的串扰，可以实现20-30nm的超分辨率扫描成像。但是，这类方法为了实现像素的分批点亮，样品必须使用荧光处理，而荧光标记则会对生物样品产生一定的毒性，且使整个检测过程大大复杂化。以上方法均需要非常长的检测时间才能获得一幅图像，不适合用于动态样本的检测。

此外，还有椭圆偏振仪、白光干涉仪等仪器已经能够在纵向实现纳米水平的超高分辨率。这类仪器利用光自身的干涉或偏振实现了纳米水平的分辨率，但其动态测量范围只有几百纳米，并且这个分辨率仅能体现样品表面厚度的变化，而无法提供更高的横向分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种横向分辨率达到1nm的干涉旋转映射检测方法，其特征在于是在一个包括动态样品在内的样品表面厚度干涉映射检测系统中按以下步骤实现的：

步骤(1)，构造一个光学干涉结构，通过旋转被测样品，把干涉厚度测量的纵向分辨率映射解析成横向分辨率，用于实现三维超高分辨率成像的干涉旋转映射检测系统，其中包括：光源(1)、准直镜(2)、分束镜(3)、第一物镜(41)、第二物镜(42)、计算机(5)、成像透镜(6)、探测器件(7)、电动旋转/平移三维运动载物台(8)、以及反射镜(9)，其中：

光源(1)是激光或其它白光光源，

分束镜(3)是平面镜、二向色镜或棱镜中的任何一种，

第一物镜(41)，位于长度可调的测量臂臂端，

第二物镜(42)，位于长度可调的参考臂臂端，

探测器件(7)，采用白光作光源时为光谱仪，采用激光作光源时为CCD器件，所述探测器件(7)的输出端与所述计算机(5)相连，

电动旋转/平移三维运动载物台(8)，简称载物台(8)，位于所述第一物镜(41)正下方，用于安装表面附着有被测样品的微载体芯片，所述载物台(8)为三层嵌套结构，外层为电机驱动运动平台，中间为压电晶体驱动运动平台，内层为旋转扫描平台，微载体芯片固定在内层旋转扫描平台上，所述载物台(8)在所述计算机(5)的控制下，完成对所述微载体芯片上被测样品的扫描和旋转，以获得被测样品所有空间各点的全光谱信息；

光源(1)发出的光经所述准直镜(2)准直成平行光后垂直入射到所述分束镜(3)上，分成透射光和反射光；所述透射光经所述第一物镜(41)汇聚到所述微载体芯片上，被反射回来后再经过所述第一物镜(41)，被准直成平行光，发送到所述分束镜(3)，被反射到所述成像透镜(6)上后汇聚成物光；所述反射光经所述第二物镜(42)准直成平行光后，被所述反射镜(9)反射，然后再经所述第二物镜(42)准直成平行光，再经过所述分束镜(3)透射后，由所述成像透镜(6)汇聚成参考光；所述物光和参考光相干叠加被所述探测器件(7)接收，然后发送到所述计算机(5)，形成干涉高分辨率光谱，简称高光谱；

步骤(2)，所述一种横向分辨率达到1nm的干涉旋转映射检测方法，其实现步骤如下：