اسرار میکروسکوپ تقویت شده با میکروسفر در مطالعه جدید فاش شد

با ترکیب آزمایش‌ها با محاسبات و شبیه‌سازی‌ها، محققان آلمانی به بینش‌های جدیدی دست یافته‌اند که چرا قرار دادن میکروکره‌های شفاف روی یک نمونه، وضوح تکنیک میکروسکوپ مبتنی بر تداخل سنجی را بهبود می‌بخشد. لوسی هوسر و همکارانش با بررسی چگونگی برهمکنش نور با ریزکره ها دانشگاه کسل در را برای درک پیشرفت اسرارآمیز باز کرده اند.

یک میکروسکوپ تداخل سنج Linnik برای گرفتن تصاویر با وضوح بالا از توپوگرافی سطح یک نمونه طراحی شده است. این دستگاه با تقسیم یک پرتو نور به دو قسمت کار می کند که یک پرتو به نمونه و دیگری به آینه ارسال می شود. پرتوهای بازتاب شده در یک آشکارساز دوباره ترکیب می شوند و تصویری از نور تداخل ایجاد می کنند. با اسکن ارتفاع نمونه، نمایش دقیقی از توپوگرافی سه بعدی نمونه به دست می آید.

با این حال، مانند تمام تکنیک‌های میکروسکوپی، این روش با یک محدودیت اساسی در اندازه ویژگی‌هایی که می‌تواند برطرف کند، مواجه است. این یک نتیجه از حد پراش است، به این معنی که این تکنیک نمی تواند ویژگی هایی را که کوچکتر از نیمی از طول موج نور تصویربرداری هستند، حل کند.

اثر مرموز

با این حال، میکروسکوپیست‌ها مدتی است می‌دانند که می‌توان با قرار دادن کره‌های شفاف به اندازه میکرون روی سطح نمونه، بر حد پراش غلبه کرد. ثابت شده است که این یک تکنیک بسیار مفید است، اما علیرغم اثربخشی آن، محققان به طور کامل فیزیک پشت این افزایش را درک نمی کنند. توضیحات شامل ایجاد نانوجت‌های فوتونیک بسیار متمرکز در حین عبور نور از بین میکروسفرها و نمونه است. افزایش دیافراگم عددی میکروسکوپ که توسط میکروسفرها ایجاد می شود. اثرات میدان نزدیک (فراموش کننده)؛ و برانگیختگی حالت‌های نجواکننده نور در ریزکره‌ها.

تیم هوسر برای درک بهتر این که چرا بهبود میکروسفر برای میکروسکوپ تداخلی کار می‌کند، اندازه‌گیری‌های آزمایشی دقیق را با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای جدید ترکیب کردند. این محاسبات شامل محاسبات ردیابی پرتو بود که از ریاضیات ساده برای ردیابی تغییرات در مسیر پرتوهای نوری که از کره ها عبور می کنند استفاده می کند.

این مطالعه نشان می‌دهد که وقتی صحبت از افزایش وضوح به میان می‌آید، اثرات گالری محو و زمزمه‌کننده ناچیز است. در عوض، آنها دریافتند که ریزکره ها اندازه موثر دیافراگم عددی میکروسکوپ را افزایش می دهند - که وضوح دستگاه را بهبود می بخشد. این تحقیق همچنین نشان می‌دهد که نانوجت‌های فوتونیکی ممکن است در بهبود وضوح نقش داشته باشند.

این نتیجه یک پایه نظری قوی برای میکروسکوپ تداخل نوری تقویت‌شده با میکروسفر یک قدم نزدیک‌تر به ارمغان می‌آورد. هوسر و همکارانش امیدوارند که کار آنها به زودی به روش های بهتری برای تصویربرداری سریع و غیرتهاجمی از سطوح ساختارهای میکروسکوپی منجر شود. این می تواند به ویژه برای کاوش در نمونه های ظریف، مانند سیستم های بیولوژیکی، که با تکنیک های با وضوح بالا مانند میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نیروی اتمی قابل مطالعه نیستند، مفید باشد.

تحقیق در شرح داده شده است مجله میکروسیستم های نوری.