利用微球超分辨效应观察运动荧光微球的研究

摘要

普通光学显微镜由于受到衍射极限的制约，无法观察到尺寸比光波长二分之一更小的物体，因此如何突破衍射极限成为了一个重要的课题。近年来，微球辅助显微镜成像的方法被证明具备超分辨成像的能力，并已经发展成一种简单，有效的获得超分辨成像的方法。本文在此背景下，结合课题组情况，从以下几个方面进行了研究:
　　(1)使用软光刻技术制备了一种微球透镜阵列，介绍了光刻加工的详细步骤，说明了工艺过程中的重要注意事项并例举了可能出现的错误情况。实验发现该微透镜阵列辅助显微镜能同时获得多个微透镜的超分辨成像，提高了微透镜成像的视场范围。提出了一种改进的嵌有微球的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)薄膜制备方法，改进后的PDMS薄膜制备方法能够避免薄膜制备过程中的破损，提高实验效率。
　　(2)研究了使用全浸没在PDMS薄膜中的高折射率钛酸钡微球辅助显微镜观察直径为300nm运动荧光微球的实验。实验表明，在5x物镜下使用钛酸钡微球辅助显微镜能够观察到运动荧光微球，没有微球辅助则无法观察到。实验还发现荧光微球在单位时间内位移在0-0.8μm范围内无规则变动，运动方向也无规律。并比较了微球运动扩散系数的实验结果与理论计算结果，实验得到运动扩散系数为1.895μm2/s，与理论计算出的1.628μm2/s基本吻合。
　　(3)研究了使用全浸没在PDMS薄膜中的聚苯乙烯(Polystyrene，PS)微球阵列辅助显微镜观察直径为300nm运动荧光微球的实验。实验结果表明，在10x物镜下使用聚苯乙烯微球阵列辅助显微镜能观察到运动的荧光微球，没有阵列辅助则无法观察到。并且微球阵列能够同时获得多个微球的视场，相较单个微球拥有更大的成像范围。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及国内外研究现状

1．3 本论文的主要研究内容

第2章 微球透镜的微加工工艺研究

2．1 引言

2．2 基于光刻工艺的微透镜阵列制备及其成像研究

2．2．1 光刻工艺介绍

2．2．2 光刻工艺流程以及注意事项

2．2．3 光刻制备微透镜阵列及其成像研究

2．3 嵌有微球的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜制备

2．3．1 嵌有微球的PDMS薄膜制备工艺

2．3．2 改进的嵌有微球的PDMS薄膜制备工艺

2．4 本章小结

第3章 利用微球超分辨效应观察运动荧光微球

3．1 引言

3．2 实验装置及样品制备

3．2．1 实验装置

3．2．2 实验样品的制备

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 有无微球辅助时的运动荧光微球观察

3．3．2 荧光微球运动轨迹的分析

3．3．3 荧光微球运动速度，位移的分析

3．3．4 荧光微球运动的扩散系数理论与实际结果的比较

3．4 本章小结

第4章 利用微球阵列观察运动荧光微球

4．1 引言

4．2 实验装置及样品制备

4．2．1 实验装置

4．2．2 实验样品的制备

4．3 实验结果与讨论

4．3．1 有无微球阵列时的运动荧光微球观察

4．3．2 荧光微球运动轨迹的分析

4．3．3 微球阵列对成像视场的放大作用

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢