基于納米粒子振幅和相位分布改善光學(xué)分辨率的研究.pdf

1、超高靈敏度的納米顆粒光學(xué)檢測在生物/納米及其相關(guān)研究領(lǐng)域中占有重要地位。但是由于納米粒子的截面較小，通過光學(xué)的方法在背景噪聲中提取微弱的信號是一件非常困難的事情，因此直接檢測不發(fā)光的納米顆粒是一個非常困難的任務(wù)。粒度分辨率是一個很重要的概念，它表示測量中能夠分辨的最小尺度，對于顆粒的測量是至關(guān)重要的。在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，常常需要對圖像進行分析，圖象的分辨率越高，越有利于對信息的提取，那么如何提高分辨率便成了不可避免的討論話題。光學(xué)分辨率

2、又叫光學(xué)解析度，是指儀器的光學(xué)系統(tǒng)可以采集到的實際信息量，它是衡量光學(xué)儀器品級的關(guān)鍵指標之一。普通光學(xué)顯微鏡的分辨率能達到可見光波長的一半，為了達到提高光學(xué)分辨率的目的，本文研究了基于雙納米粒子與高會聚光相互作用下散射光場的振幅和相位分布變化來提高分辨率的方法，基于本課題組前期設(shè)計的正交偏振顯微成像系統(tǒng)可以實現(xiàn)高靈敏度的探測，以及在無標記的情況下得到單個納米粒子與光相互作用得到的散射光場為4個花瓣狀結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)兩個粒子在不同位置不

3、同距離呈現(xiàn)出的不同振幅和相位分布變化，可以確定兩個粒子的相對位置關(guān)系同時達到提高粒子分辨率的作用。
　　本文研究選用聚苯乙烯微粒，因為其具有與生物環(huán)境相似的光學(xué)性質(zhì)，可以模擬生物系統(tǒng)。首先研究了高會聚光與兩個納米粒子相互作用得到的散射光場的振幅和相位分布圖像，主要是基于正交偏振和外查分干涉方法，在課題組之前研究得到的單個粒子的散射光場的基礎(chǔ)上，由于聚苯乙烯材料的微粒與光作用下不會發(fā)生耦合作用，因此散射光場可以發(fā)生疊加的效果，從而得

4、到y(tǒng)方向的兩個納米粒子的散射光場振幅和相位分布;其次，利用米氏散射方法進行數(shù)值模擬并通過FDTD算法進行驗證，分析兩個納米粒子的散射光場振幅和相位分布的變化，根據(jù)兩個粒子在不同位置不同距離呈現(xiàn)出的不同振幅和相位分布變化，可以確定兩個粒子的相對位置關(guān)系;最后，通過正交偏振顯微成像系統(tǒng)進行實驗，將采集得到的實驗結(jié)果與仿真結(jié)果進行對比，驗證仿真結(jié)果的可行性，最終提高分辨率。
　　本文的創(chuàng)新點:(1)本文通過對比數(shù)值仿真和實驗結(jié)果，實現(xiàn)了