基于SiO2微球颗粒的成像研究

韩笑++杨俊杰++赖雪++单新治++隋国荣

摘要：

远场显微成像是近年来的研究热点，而微球颗粒在远场成像中具有一定的放大作用。针对这种现象，通过对微球颗粒的分离，对单个微球颗粒的成像特性进行了理论研究。实验表明，利用一定尺寸的二氧化硅微球颗粒，可以使远场显微镜的分辨率提高一倍。在尼康显微镜下，利用普通卤素灯光源、二氧化硅和相应的增强介质，对1 200线的光栅实现了近一倍的放大成像效果，证实了微球颗粒的远场显微成像能力。

关键词：

远场超分辨成像； 二氧化硅微球； 解团聚； 成像放大

中图分类号： TN 205文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.05.011

引言

随着21世纪的科技发展，人类对显微成像提出了更高的要求。尤其在生命科学、纳米技术与生物医学等领域，对百纳米尺度下的观测、操纵和加工等提出了更高的要求。早在1873年，Abbe利用衍射理论提出了衍射分辨极限，指出了远场光学显微镜的分辨率受限于衍射效应和数值孔径。为了提高分辨率，科学界提出了近场扫描的显微成像模式，其中包括电子扫描显微镜和光学扫描显微镜。这些显微镜技术不受衍射极限的限制，实现了纳米甚至亚纳米的分辨率。但是这些近场扫描技术也存在一些弊端而无法广泛使用到生物、医学等领域。作为生物、医学领域广泛使用的远场显微成像技术，提高分辨率通常有两个方法：其一是尽可能选择短的照明波长，如紫外光、X射线等；其二是提高数值孔径。前者对生物细胞容易产生影响，且不容易控制；后者则受限于工艺，因此传统远场显微成像技术很难实现在普通可见光下的百纳米超分辨成像。为此，科学界又先后提出了多光子吸收超分辨技术、受激发射损耗显微技术、随机光学重建显微技术、饱和激发、结构光照明显微技术、荧光激活定位显微技术和各种超透镜显微技术等多种远场显微成像技术，并取得了一定的进展，为远场超分辨成像提供了可能。随着对工艺和理论的研究深入，有学者提出了利用二氧化硅微米球颗粒进行超分辨成像技术，该技术可以在600 nm可见光的照射下，通过在样品表面铺撒二氧化硅微球颗粒从而实现λ/10的远场分辨率。该技术具有重要的应用价值，但其理论以及实验工艺还存在一定的研究空间。

在完成了二氧化硅颗粒解团聚的基础上，本文通过实验研究了微米球对1 200线光栅表面微结构的成像特性。

3结论

通过对相关文献的研究，建立了理论模型并进行了分析。在实验中，首先完成了团聚颗粒的解团聚，使颗粒保持了很好的物理及化学特性。在此基础上，分别进行了干燥微球超分辨成像技术的实验，但实验没有达到预期的理论效果。通过对工艺和浸润介质的研究，以及对成像特性进行了深入分析，利用无水乙醇进行倏逝波的增强，获得了与理论相符的成像效果，同时通过比对，得到了比文献[27]中同种尺寸下更好的成像效果，为后期更小尺寸的研究打下了基础，具有一定的应用价值。

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（编辑：刘铁英）