普通光學(xué)顯微鏡由于受到衍射極限的制約,無法觀察到尺寸比光波長二分之一更小的物體,因此如何突破衍射極限成為了一個(gè)重要的課題。近年來,微球輔助顯微鏡成像的方法被證明具備超分辨成像的能力,并已經(jīng)發(fā)展成一種簡單,有效的獲得超分辨成像的方法。本文在此背景下,結(jié)合課題組情況,從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:（1）使用軟光刻技術(shù)制備了一種微球透鏡陣列,介紹了光刻加工的詳細(xì)步驟,說明了工藝過程中的重要注意事項(xiàng)并例舉了可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該微透鏡陣列輔助顯微鏡能同時(shí)獲得多個(gè)微透鏡的超分辨成像,提高了微透鏡成像的視場范圍。提出了一種改進(jìn)的嵌有微球的聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）薄膜制備方法,改進(jìn)后的PDMS薄膜制備方法能夠避免薄膜制備過程中的破損,提高實(shí)驗(yàn)效率。（2）研究了使用全浸沒在PDMS薄膜中的高折射率鈦酸鋇微球輔助顯微鏡觀察直徑為300 nm運(yùn)動(dòng)熒光微球的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明,在5x物鏡下使用鈦酸鋇微球輔助顯微鏡能夠觀察到運(yùn)動(dòng)熒光微球,沒有微球輔助則無法觀察到。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)熒光微球在單位時(shí)間內(nèi)位移在0-0.8 μm范圍內(nèi)無規(guī)則變動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向也無規(guī)律。并比較了微球運(yùn)動(dòng)... 

【文章來源】：南京師范大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１平凸透鏡結(jié)構(gòu)引自文獻(xiàn)［３２］??

期為２５０?ｍｉｌ的條紋結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)通過半球形透鏡能夠觀察到在顯微鏡下無法直接??觀察到的條紋結(jié)構(gòu)。并通過時(shí)域有限差分（ＦＤＴＤ）算法仿真發(fā)現(xiàn)微球形透鏡結(jié)??構(gòu)能夠形成有別于傳統(tǒng)透鏡的近場焦點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果如圖１．２所示。??ｂ?Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ?ＣＨＱ?ｌｅｎｓ??ＣＨＱｆｌｓａ?＂?——??ＣＨＱ?ｃｒｙｓｔａｌ?Ｚ?｜?＼?＼??１．?Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ?２．?２Ｄ?ｇｒｏｗｔｈ?３．?３Ｄ?ｇｒｏｗｔｈ?４．?Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ??ｋ：?ＳＩ??圖１．１平凸透鏡結(jié)構(gòu)引自文獻(xiàn)［３２］??＇２－［：膽??＾Ｂｓ?１８３?３ｉｉｉＱ＼＼Ｖｉｉｖｆｉ???ＩＨＨＨＫａ?－５－４－４－３－２－１?０?１?２?３?４?５?６?７?８??＼｜｜Ｕｌ�。荩遥椋蓿欤�?＆?（ｐｍ＞??圖１．２基于平凸透鏡的超分辨成像及仿真引自文獻(xiàn)［３２］??２０１１年，英國Ｗａｎｇ小組發(fā)現(xiàn)，使用直徑在２－９?ｎｍ的低折射率二氧化硅??（ｎ＝１．４６）微球透鏡在空氣中輔助顯微鏡能夠獲得超分辨成像能力［３９］。該課題組??使用中心波長為６００?ｎｍ的傳統(tǒng)顯微鏡作為成像設(shè)備，在直徑為２－９?的二氧化??硅微球輔助下成功觀察到了平均尺寸為５０?ｎｍ的多孔氧化鋁結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)??驗(yàn)結(jié)果如圖１．３所示。??２??

２０１１年，中國Ｌｉｕ課題組發(fā)現(xiàn)，二氧化硅微球半浸沒在酒精中輔助顯微鏡??能獲得更強(qiáng)的分辨能力，半浸沒條件下成像的對(duì)比度提升，成像視場也變大，但??是圖像放大率會(huì)降低［４Ｇ］？實(shí)驗(yàn)裝置，浸沒與不浸沒的成像對(duì)比如圖１．４所示。??雖然半浸沒的方法能夠得到對(duì)比度更強(qiáng)的圖像，但半浸沒的方式操作繁瑣，并且??受到浸沒介質(zhì)揮發(fā)的制約，觀察時(shí)間有限。為了改善這一缺陷，該小組對(duì)微球透??鏡做親水處理，提高了微球成像的觀察時(shí)間。??（ａ）?（ｂ．）?ｊｍ??＾?，?＊??＊?—??１｜ｉｍ??圖１．４半浸沒二氧化硅微球成像引自文獻(xiàn)［４０］??２０１２年，美國Ｄａｒａｆｓｈｅｈ領(lǐng)導(dǎo)的科研小組發(fā)現(xiàn)高折射率鈦酸鋇（Ｂａｒｉｕｍ??ＴｉｔａｎａｔｅＧｌａｓｓ，?Ｂ�。牵┪⑶蛟谌䴖]情況下也具有超分辨能力【４Ｍ２］。該課題組使??３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于微球透鏡的任選區(qū)高分辨光學(xué)顯微成像新方法研究[J]. 王淑瑩,章海軍,張冬仙.  物理學(xué)報(bào). 2013(03)
[2]基于大數(shù)值孔徑環(huán)形光錐照明的超分辨光學(xué)顯微成像方法研究[J]. 支紹韜,章海軍,張冬仙.  物理學(xué)報(bào). 2012(02)



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