近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)張斗國教授研究組研制出一種基于光學(xué)薄膜的平面型顯微成像元件，用作被測樣本的載波片，可在常規(guī)的明場光學(xué)顯微鏡上實(shí)現(xiàn)暗場顯微成像和全內(nèi)反射成像，獲取高對比度的光學(xué)顯微圖像。

基于光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)的全內(nèi)反射照明與暗場照明顯微成像。（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖）

光學(xué)顯微鏡是利用光學(xué)原理，把人眼不能分辨的微小物體放大成像。常規(guī)的光學(xué)顯微鏡是明場顯微鏡，它利用光線照明，樣本中各點(diǎn)依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但對于一些未經(jīng)染色處理的生物標(biāo)本或者其他透明樣本，由于對光線的吸收很少，因而對比度差，而難以觀測。暗場顯微鏡、全內(nèi)反射顯微鏡的問世，則解決了這一難題。

暗場顯微鏡只允許被測樣本反射和衍射的光線進(jìn)入物鏡，照明光線不直接進(jìn)入成像物鏡。有樣本時(shí)，樣本的衍射光與散射光等在暗的背景中明亮可見，成像對比度遠(yuǎn)高于明場光學(xué)顯微鏡。全內(nèi)反射顯微鏡是利用光線全反射后在介質(zhì)另一面產(chǎn)生表面波來照明樣本，有樣本時(shí)，表面波會(huì)被散射或衍射到遠(yuǎn)場，從而在暗背景下形成物體的明亮像，并可提高成像對比度。

利用光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)激發(fā)表面等離激元實(shí)現(xiàn)新型表面波光學(xué)顯微鏡。（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)供圖）

但暗場顯微鏡、全內(nèi)反射顯微鏡需要復(fù)雜的光學(xué)元件，這些元件體積較大，不易集成，操作復(fù)雜，成像效果嚴(yán)格依賴于光路的精確調(diào)節(jié)。該研究組通過巧妙的設(shè)計(jì)，研制出一種基于光學(xué)薄膜的平面型顯微成像元件，該元件在常規(guī)明場顯微鏡上，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)暗場顯微成像和全內(nèi)反射成像。相對于明場光學(xué)顯微鏡像，其成像對比度有大幅度提升。

這一元件結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、操作便利、易于集成，不僅適用于空氣中的樣本，也適用于液體環(huán)境中生物活細(xì)胞的成像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無需改變現(xiàn)有顯微鏡的主體光路架構(gòu)，通過設(shè)計(jì)、制作合適的顯微鏡載玻片，就可以有效提升其成像對比度，拓展其成像功能。

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