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共轴共聚焦干涉式表面等离子体显微成像技术

张蓓 闫鹏 王乐 高枫 袁梅

张蓓, 闫鹏, 王乐, 等 . 共轴共聚焦干涉式表面等离子体显微成像技术[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(7): 1330-1335. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0526
引用本文: 张蓓, 闫鹏, 王乐, 等 . 共轴共聚焦干涉式表面等离子体显微成像技术[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(7): 1330-1335. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0526
ZHANG Bei, YAN Peng, WANG Le, et al. Common-path confocal interferometric surface plasmon microscopy[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(7): 1330-1335. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0526(in Chinese)
Citation: ZHANG Bei, YAN Peng, WANG Le, et al. Common-path confocal interferometric surface plasmon microscopy[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(7): 1330-1335. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0526(in Chinese)

共轴共聚焦干涉式表面等离子体显微成像技术

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0526
基金项目: 

国家自然科学基金 61405006

国家自然科学基金 11304381

虚拟现实技术与系统国家重点实验室开放基金 BUAA-VR-15KF-04

中央高校基本科研业务费专项资金 YWF-14-ZDHXY-09

北京航空航天大学优青培育基金 YWF-15-6

详细信息
    作者简介:

    张蓓 女, 博士, 硕士生导师。主要研究方向:纳米成像、新型传感器、生物光子学

    闫鹏 男, 教授, 博士生导师。主要研究方向:微纳操控、超精密控制

    王乐 男, 博士, 硕士生导师。主要研究方向:MEMS技术、微纳加工、功能性器件、自旋电子

    通讯作者:

    张蓓, E-mail:bei.zhang@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN29;TH742

Common-path confocal interferometric surface plasmon microscopy

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61405006

National Natural Science Foundation of China 11304381

Open Funding Project of State Key Laboratory of Virtual Reality Technology and Systems BUAA-VR-15KF-04

the Fundamental Research Funds for the Central Universities YWF-14-ZDHXY-09

Excellent Early Researcher Funds of Beihang University YWF-15-6

More Information
  • 摘要:

    表面等离子体(SPs)显微成像技术能够在纳米尺度上对材料折射率的局部变化以及材料的表面形貌进行检测,这一特性使其在生物医疗及半导体材料等领域有很多的应用。提出一种新型共轴共聚焦干涉式表面等离子体显微成像技术,该技术可以定量地对折射率变化进行检测,而且具有实现简单、成本低、对环境条件要求低、信噪比高等优点。采用压电陶瓷微纳米移动平台在显微物镜的焦面附近对样品进行扫描,SPs信号与参考光的相对相位会改变从而产生一个周期性的振荡信号即Vz)曲线。同时该技术能够通过控制样品的离焦距离来实现图像对比度的可控,而且这一举措不会显著地降低图像的分辨率及对比度。也分别从理论仿真和实验结果上证明了该技术的可行性。

     

  • 图 1  SPs共聚焦系统的原理示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of principle concept of confocal SPs system

    图 2  简化的光学系统结构示意图

    Figure 2.  Simplified schematic diagram of optical system strcture

    图 3  样品结构示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of sample structure

    图 4  不同虚拟孔径下的V(z)归一化仿真曲线

    Figure 4.  Simulated V(z) normalized curves for different virtual pinhole radii

    图 5  空气环境下,玻片上镀有50 nm金薄样品在不同虚拟孔径下的V(z)仿真曲线

    Figure 5.  Simulated V(z) curves of samples with substrates coated with 50 nm gold film for different virtual pinhole radii in air environment

    图 6  不同离焦距离下的光栅样品的一维实验扫描表面形貌

    Figure 6.  1D experimental scanning grating sample surface profiles for different defocus distances

    图 7  离焦距离为-1.25 μm时,不同虚拟孔径大小下的BSA蛋白质光栅结构一维图像

    Figure 7.  1D BSA protein grating images for different virtual pinhole radii with defocus distance of -1.25 μm

    表  1  3种成像技术的参数比较

    Table  1.   Comparison of parameters among three imaging techniques

    成像技术轴向分辨率横向分辨率频率调制器件系统架构振动隔离平台
    灰度式Sub-nm>1 μm×单轴×
    双臂干涉式Sub-nmλ/2双轴
    本文Sub-nmλ/2×单轴×
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-20
  • 录用日期:  2016-10-28
  • 刊出日期:  2017-07-20

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