[发明专利]用于保持微球体的膜

说明书

本发明涉及一种新型光学纳米成像方案，通过使用透明颗粒作为光学透镜以实现超分辨率纳米成像。具体地，本发明涉及用于保持微球体的膜。本发明涉及该膜以及其在超分辨率纳米成像中的应用。在本发明的一方面中，提供了一种具有第一表面和第二表面的膜，所述第一表面和第二表面彼此相对，所述膜包括：(a)穿透所述膜的开口，所述开口被定尺寸成保持微球体，其中，开口是锥形的，第一表面上的开口的尺寸大于第二表面上的开口的尺寸。

技术领域

本发明涉及通过使用透明颗粒作为光学透镜以实现超分辨率纳米成像的新型光学纳米成像方案。具体地，本发明涉及用于保持微球体的膜。本发明涉及该膜及其在超分辨率纳米成像中的应用。

背景技术

通常被称为“光显微镜”的光学显微镜是使用可见光和透镜系统来放大较小样品的图像的一种显微镜。光学显微镜是最古老的显微镜设计，并且可能是在17世纪以现行的复合形式发明的。基本的光学显微镜可以很简单，尽管存在旨在提高分辨率和样品对比度的许多复杂的设计。

不使用可见光的光学显微镜的替代物包括扫描电子显微镜和透射电子显微镜。在透射光具有很高的放大倍率下，点对象被视为由衍射环包围的模糊斑。这些模糊斑被称为艾里斑。显微镜的分辨能力被认为能够区分两个紧密间隔开的艾里斑(或换言之，显微镜将相邻结构细节显示为不同且分离的能力)。正是这些衍射的影响限制了分辨细节的能力。衍射图案的范围和大小受光的波长(λ)、用于制造物镜的折射材料和物镜的数值孔径(NA)的影响。因此，存在已知为衍射极限的有限的极限，超出该极限则不能分辨物镜视场中的分离的点。

几个世纪以来，光学透镜制造者和研究人员努力工作，以追求越来越小的光学显微镜的分辨率。据信传统的光学器件通过阿贝衍射极限将分辨率物理地约束为大约入射波长的一半。然而，多年来随着现代技术的发展，可以实现对分辨率极限的突破。最有前景的方法之一是，通过透明的微球体来观察亚波长特征。

该突破还引起了对微球体成像研究的广泛兴趣。这些研究已证实了微球体的分辨率性能。通常，微球体的功能是将样品的虚像放大到可以被常规光学显微镜分辨的尺寸。微球体可以将入射光聚焦到尖锐的点。通过在样品表面上方引入微球体，样品上的亚波长特征可以被聚焦的光照射，并且放大的虚像可以形成并被眼睛或CCD捕捉。在这种技术的目前发展中，大多数实验是通过将微球体直接放置在样品的顶部来进行的，这具有许多缺点，例如，对脆弱样品的污染或破坏、无法扫描表面、难以将样品和微球体分离开并且难以实现最佳图像平面。为了进一步促进该领域在实际应用中的发展，从样品表面分离微球体是至关重要的。

目前的粒子透镜纳米成像在其实际应用中受到一些根本的限制，例如，粒子透镜与对象的直接接触、成像速度慢以及由于色差引起的图像失真。

因此，需要一种改进的超分辨率光学成像系统。

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发明内容

本发明利用微球体作为用于超分辨率成像的光学元件，提供了恢复远场中的纳米级信息的可能性。在根据本发明的合适设备中，入射光可以通过全内反射在内部周围反射光子而被捕获在微小的透明球体内。在共振中，增强的能量仅通过小窗口发射出去。该倾向允许许多有趣的应用。例如，透明微球体可以形成高效的激光腔。

因此，这引出了已被构想的一种新型的透镜组件芯片，其可以与传统的光学显微镜集成以解决上述问题。具体地，透镜组件芯片包括由薄膜保持的微球体，这避免污染和破坏样品。另一个关键优点在于，通过引入物镜与微球体之间的距离，可以通过调节膜的垂直位置来灵活地找到最佳的图像平面，从而确保实验装置的最佳性能。另外，当微球体和样品分离时，可以通过使用安装在传统显微镜上的载物台移动样品或移动位于膜上的微球体来实现对整个表面的扫描。此外，低制造价格和简单的设置使设计成为可以与商业化显微镜耦接的优秀候选。