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光学薄膜平面型显微成像元件的具体技术原理和应用案例

2024-10-29 16:41| 发布者: | 查看: |

光学薄膜平面型显微成像元件是一种基于光学薄膜技术的新型显微成像元件,由中国科学技术大学张斗国教授研究组研制成功。该元件利用光学薄膜的特殊性质,实现了在常规明场光学显微镜上进行暗场显微成像和全内反射成像的功能,从而显著提高了成像对比度。

技术原理

这种平面型显微成像元件由掺杂有高折射率散射纳米颗粒的聚合物薄膜和周期性排列的高低折射率介质组成。这些材料能够有效拓展入射光束的传播角度范围,并调控出射光束的角度。具体来说,在正入射条件下,光束出射角度要么大于一定角度(对应750 nm波长),要么在薄膜表面产生光学表面波(对应640 nm波长)。

通过设计光学薄膜的光子带隙结构,可以实现对不同波长光束的选择性透过。例如,下部光学薄膜只允许垂直入射的光束透过,而其他角度的光束则被抑制;上部光学薄膜在特定波长(如750 nm)下,只有大角度的光束才能透射。

应用案例

生物医学成像:

透明样品成像:该元件可以用于透明生物细胞和细小物体的无标记显微成像,显著增强对比度和灵敏度。

液体环境中成像:适用于液体环境中生物活细胞的成像,相对于明场光学显微镜像,成像对比度大幅度提升。

环境监测:

大气污染物监测:基于薄膜光场调控的无标记显微成像与传感系统被用于解决大气污染物监测中的关键科学技术问题,如单个超细颗粒物在真实大气环境下的动态变化过程的原位、实时、无损监测。

表面等离激元激发:

新型表面波成像:进一步实验表明,该方法也可用于激发表面等离激元,实现新型表面波成像。

光学薄膜平面型显微成像元件通过其独特的结构设计和材料选择,能够在常规明场光学显微镜的基础上实现暗场显微成像和全内反射成像,极大地提升了成像质量和灵敏度。

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