通过将实验与计算和模拟相结合，德国的研究人员对为什么将透明微球放在样品上可以提高基于干涉测量的显微镜技术的分辨率有了新的认识。 通过研究光如何与微球相互作用，Lucie Hüser 及其同事在 卡塞尔大学 已经打开了理解神秘增强的大门。
Linnik 干涉仪显微镜旨在拍摄样品表面形貌的高分辨率图像。 该设备的工作原理是将一束照明光一分为二，一束发送到样品，另一束发送到镜子。 反射光束在检测器处重新组合，形成干涉光的图像。 通过扫描样品的高度，可以获得样品 3D 形貌的准确表示。
然而，与所有显微技术一样，这种方法在它可以分辨的特征尺寸方面面临着基本限制。 这是衍射极限的结果，这意味着该技术无法分辨小于成像光波长一半的特征。
神秘效果
然而，一段时间以来，显微镜学家已经知道，只需将微米大小的透明球体放置在样品表面即可克服衍射极限。 这已被证明是一种非常有用的技术，但尽管它很有效，但研究人员并不完全了解增强背后的物理原理。 解释包括当光在微球和样品之间通过时产生高度聚焦的光子纳米喷射； 由微球引起的显微镜数值孔径的增加； 近场（渐逝）效应； 以及微球内回音壁模式光的激发。
超分辨率显微镜揭示了冠状病毒复制机制
为了更好地理解为什么微球增强适用于干涉显微镜，Hüser 的团队将严格的实验测量与新的计算机模拟相结合。 其中包括光线追踪计算，使用简单的数学来追踪穿过球体的光束路径的变化。
该研究表明，在提高分辨率方面，渐逝和回音壁效应可以忽略不计。 相反，他们发现微球增加了显微镜数值孔径的有效尺寸——从而提高了仪器的分辨率。 该研究还表明，光子纳米喷射可能与分辨率的提高有关。
这一结果为微球增强光学干涉显微镜提供了坚实的理论基础。 Hüser 和他的同事们希望，他们的工作可能很快会带来更好的方法，用于微观结构表面的快速和非侵入性成像。 这对于探测无法用电子显微镜和原子力显微镜等高分辨率技术研究的精细样品（例如生物系统）特别有用。
该研究在 光学微系统学报.
