一种不受背景影响的微纳粒子的光学探测与显微成像方法

摘要

本发明公开了激光测量技术领域中的一种不受背景影响的微纳粒子的光学探测和显微成像方法，微纳粒子的直径范围覆盖10纳米到400纳米。本发明利用高数值孔径的浸油显微物镜激发贵金属/介质界面的表面等离子体共振，该焦平面处的光场分布经微纳粒子散射并由另一显微物镜收集后作为信号光与参考光进行偏振外差干涉，通过提取透射光的纵向偏振态的振幅和相位，实现微纳粒子的探测和成像。本发明利通过控制表面等离子体的激发条件，使直径大于400纳米的粒子在该激发下不产生表面等离子体共振，从而去除大粒子背景，实现在大粒子存在的背景中探测并成像微纳粒子。

主权项

一种不受背景影响的微纳粒子的光学探测和显微成像方法，该方法应用于激光偏振外差干涉显微测量装置，该装置包括：激光器(1)、分束装置(2)、扩束装置A(3)、偏振调解装置A(4)、可变光阑(5)、浸油显微物镜(6)、镀有贵金属的待测粒子样品片(7)、显微物镜(8)、反射镜A(9)、反射镜B(10)、光频调制装置(11)、扩束装置B(12)、偏振调解装置B(13)、分光棱镜(14)、光电探测器(15)、锁相放大信号处理装置(16)；计算机(17)；其特征在于，利用该装置实现以下步骤：步骤1：激光器(1)输出的偏振光经过分束装置(2)分为两路，分别送入信号光分支和参考光分支；信号光分支：经过扩束装置A(3)、偏振调解装置A(4)、可变光阑(5)、浸油显微物镜(6)聚焦到镀有贵金属的待测粒子样品片(7)、经焦点位于玻璃片的显微物镜(8)收集后经反射镜A(9)、形成频率为f的信号光；信号光分支的取得原则如下：由高数值孔径的浸油显微物镜激发微纳粒子所处的贵金属/介质界面的表面等离子体共振，利用横向偏振的参考光提取焦平面处透射信号光中的纵向偏振态的光场分布，获得以两瓣图案为特征的振幅图象；激发条件的设置：数值孔径内的激发角使得微纳粒子所处位置的贵金属能够产生表面等离子体共振，而激发大粒子所处位置的表面等离子体共振所需的激发角超出浸油物镜所能提供的激发角，从而不能发生表面等离子体共振；参考光分支：经过反射镜(10)、光频调制装置(11)、扩束装置B(12)、偏振调解装置B(13)形成频率为(f+Δf)的参考光；经过信号光分支和参考光分支后的信号光和参考光变为频差为Δf的正交线偏振光；步骤2：具有频差为Δf的信号光和参考光经分光棱镜(14)进行空间重叠，重合为一束光照射到光电探测器(15)上；步骤3：将光电探测器(15)的输出电信号和光频调制装置(11)的驱动电信号输入锁相放大信号处理装置(16)提取振幅和相位；步骤4：锁相放大信号处理装置(16)的振幅和相位输出送入计算机(17)进行同步采样并生成点扫描的振幅、相位图像。