一种基于多层介质膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置的制作方法

本实用新型涉及超分辨光学成像领域，特别涉及一种基于多层介质膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置。

背景技术：

显微技术是人们了解微观世界最直接的手段，光学显微技术将微观世界图像直接呈现在我们眼前，是所有显微技术中最直观也是最常用的一种显微技术，但是传统光学显微技术受衍射极限的限制，分辨率只能到半个波长量级，这已经无法满足现今显微的分辨要求。近年来一些超分辨显微技术相继被提出并走向成熟，这些超分辨显微技术主要包括共聚焦显微技术，扫描探针显微技术，受激辐射荧光淬灭显微技术，随机光重建显微技术等。上述主要显微技术在实际应用中都有其局限性，其存在的问题为：

1、成本高。如，扫描探针显微技术需要造价昂贵的控制反馈系统作为支撑，而受激辐射荧光焠灭显微技术需要在共聚焦系统支撑下才能实现，同时对荧光分子，激发光源具有较高的要求。

2、扫描费时。共聚焦显微技术和扫描探针显微技术都是要对样品逐点扫描然后再成像，所需时间较长，无法对样品各处同时成像。

3、局限性。共聚焦显微技术对分辨率的提高较为有限；常用的扫描探针显微技术如原子力显微镜只能提供固体样品的表面起伏图像；受激辐射荧光焠灭显微技术要想获得高的分辨率需要用超短脉冲光源，并对脉冲的发射时间作精确控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的克服传统光学显微镜的分辨率的不足，提出了一种基于多层介质膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置，该装置结构简单，容易制造，其利用了介质多层膜上面银纳米线的电场模式，实现了宽场超分辨显微成像。

本实用新型实现上述目的的技术方案如下：

一种基于介质多层膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置，包括：玻璃基底层、多层介质膜、银纳米线和光纤锥；其中，银纳米线分散在乙醇中，滴在多层介质膜上，待乙醇挥发之后，用传输590nm激光的光纤锥靠近银纳米线，激发银纳米线的电场模式。

其中，所述的多层介质膜由厚度88nm高折射率介质Si3N4层和厚度105nm低折射率介质SiO2层交替组成，顶层SiO2层厚160nm，为缺陷层，一共14层。

其中，所述的银纳米线是直径为60nm的银纳米线，表面包覆有一层厚度为15nm的PVP保护层。

其中，所述的光纤锥是用通信波段的单模光纤通过光纤拉锥机制成。

本实用新型技术方案的原理为：一种基于介质多层膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置，在多层介质膜表面的银纳米线存在一种的本征模式，电场主要分布在银纳米线两侧，通过光纤锥，590nm激光的可以近场激发银纳米线的模式，在光的传输过程中，光会泄露到多层膜中，并以一定的角度辐射下去，在晶体下面用高数值孔径油浸显微物镜收集信号并在远场成像，在远场可以分辨银纳米线两侧的泄露的光信号，由于银纳米线直径在100nm以下，小于物镜的分辨率，该装置实现了对银纳米线两侧光场的宽场超分辨成像。

本实用新型和现在有成像技术相比的优势为：

1、低成本：仅需要在将银纳米线放置在多层介质膜上，并用光纤锥激发银纳米线的电场模式，用物镜收集其泄露信号即可，其结构简单紧凑，造价低廉；

2、高分辨率：突破了传统光学成像的衍射极限，利用一维光子晶体上银纳米线特殊电场模式，实现了超分辨的光学成像；

3、宽场成像：该装置对样品各处可以同时成像，无需对样品进行逐点扫描，节省时间。

附图说明

图1为本实用新型一种基于介质多层膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置的结构示意图。

图2为成像光路图。

图3为利用该装置通过成像光路得到的图像，其中，a为在成像在CCD上的图像，b为沿着a中白色虚线的光强度分布。

图中，1为玻璃基地；2为多层介质膜；3为银纳米线；4为光纤锥；5为高折射率介质Si3N4层；6为低折射率介质SiO2层；7为顶层SiO2层；8为基片(包括多层介质膜2和玻璃基地1)；9为高数值孔径油浸显微物镜；10为反射镜；11为成像透镜；12为CCD。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，附图中相同的标号始终表示相同的部件。

参照图1-2所示的一种基于介质多层膜上银纳米线电场模式的宽场超分辨显微成像装置，包括玻璃基底层1、多层介质膜2、银纳米线3和光纤锥4、基片8(包括多层介质膜2和玻璃基地1)、高数值孔径油浸显微物镜9、反射镜10、成像透镜11，CCD 12。其中，多层介质膜由厚度88nm高折射率介质Si3N4层5和厚度105nm低折射率介质SiO2层6交替组成，顶层SiO2层7厚160nm，银纳米线3是由直径为60nm的银纳米线，表面包覆有一层厚度为15nm的PVP保护层组成，光纤锥4是用通信波段的单模光纤通过光纤拉锥机制成。

银纳米线3分散在乙醇中，滴在基片8上，待乙醇挥发之后，用传输590nm激发的光纤锥4靠近银纳米线，激发银纳米线3的电场模式，在光的传输过程中，光会泄露到多层介质膜中，并以一定的角度辐射下去，在基片8下面用并用高数值孔径的油浸显微物镜9收集泄露的光学信号，经过反射镜10和成像透镜11，成像在CCD 12上。图3a是CCD上得到的图像，图3b为沿着图3a中白色虚线的光强度分布，银纳米线的的两侧的泄露的光被分辨出来了，因为银纳米线的直径小于100nm，小于整个成像系统的最小分辨率，从而实现了银纳米线的宽场超分辨成像。

本实用新型未详细阐述的部分属于本领域公知技术。