Способ исследования микроструктуры образца
Изобретение относится к оптике. Целью является исследование микроструктуры внутренних областей образца . Для уменьшения размеров создаваемой внешним светом области люминесценции , определяющих предельное разрешение сканирующих микроскопов j создают дополнительное поле Излучения с компонентой, уменьг5як;щей населенность возбужденного состояния вещества . Причем пересечение нескольких .стоячих волн происходит в заданной точке, в которой для каждой пары образующих стоячую волну когерентных бегущих волн удовлетворяются условия 1, Ч,-Ч г ft s г Де I, и 1 - интенсивности бегущих волн; tf, и - фазы компоненты бегущих волн, уменьшающей населенность возбужденного состояния вещества. Размер получаемой области люминесценции и достижимое разрешение сканирующего микроскопа определяется соотношением Л г -А /2 п 4b/ci где Л - .длина волны дополнительного излучения; В - вероятность спонтанных переходов из возбужденного состояния; с1 - вероятность вынужденных переходов из возбужденного состояния в точках максимума интенсивности дополнительного излучения . 1 ил..
СОЮЗ СОВЕТСНИК
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК
РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (51) 5 G 01 Б 21/64,": )Ы6ЮЗЙВ
;-, ; .:„;;.",.",, Те.;,A" "ö;.ÂÖ ! ) не
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (46) 30.07.91. Бюл. Р 28 . (21) 4054640/25 / (22) 10.04.86 (7 1) Институт биофизики СО АН СССР (72). В.А. Охонин (53) 535.37(088.8) (56) Иикроскопия. /Под ред, Н.И. Полякова. И.: 1969, се 56.
D.W. Pohl, Ъ. Denic, M. Lanz.
Optical stethoscopysty: imege the
cording vith resolution 5 /20. Арр1.
Phys, Letters, 1984, 44, У 7, р.651653. г (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ИИКРОСТРУКТУРЫ ОБРАЗЦА (57) Изобретение относится к оптике.
Целью является исследование микроструктуры внутренних областей образца. Для уменьшения размеров создаваемой внешним светом области люминесценции, определяющих предельное разрешение сканирующих микроскопов, создают дополнительное поле излучения с компонентой, умен ".дакщей населенность возбужденного состояния вещества. Причем пересечение нескольких ,стоячих волн происходит в заданной точке, в которой для каждой пары образующих стоячую волну когерентных бегущих волн удовлетворяются условия
I, = I>, Q,-4 = д где I,и I ин тенсивности бегущих волн; Ц,и <р фазы компоненты бегущих волн, уменьшающей населенность возбужденного состояния вещества. Размер получаемой области люминесценции и достижимое разрешение сканирующего микроскопа определяется соотношением Ь г е /21 иВ/с1, где h — длина волны дополнительного излучения;  — вероят-: ность спонтанных переходов иэ возбужденного состояния; cI — вероятность вынужденных переходов из возбужденного состояния в точках максимума интенсивности дополнительного излучения. 1 ил.
74922 стоячих волн;
ЬГ ., Ь/сJ
2 1!
1 13
Изобретение относится к оптике и может быть использовано в микроскопии высокого разрешення, применяемой в биологии„ физике и технике.
Целью изобретения является йсследованне микроструктуры внутренних областей образца.
Предлагаемый .способ иллюстрируется чертежом, Сущность изобретения заключается в там, что возбуждают люминесценцню образца, помещенного в поле нескольких стоячих световых волн, вызывающих тушение люминесценции из-за вынужденных переходов из люминесцирующего состояния в кароткоживущие состояния псюду, кроме малых окрестностей точек, в которых вызывающая переходы в короткаживущее состояние компонента поля (вынуждающая компонента паля) стоячих волн обращается и ноль, При этом размеры окрестностей точек, в которых тушения люминесценции не про.Исходит, уменьшаются с увеличением интенсивности поля стоячих волн, а положение точек, в которых падения люминесценции не происходит, задается условием, что образующие каждую из стоячих волн две бегущие кагерент ные волны имеют вынуждающие компоненI
Thilð находящиеся Б 1r t oòêÂoôÿçeî
Иажно сказать ч -.о размер получаемой области люминесценции
Для реализации способа используется схема, показанная на чертеже. Вокруг образца 1 располагаются три кана5 ла, содержащих источники 2, 3 и 4 слабофокусированного иэлучейия и зеркала 5,6,7, создающие три взаимно перпендикулярные стоячие световые волны, тушащие люминесценцию за счет вынужденного. излучения, система оптического возбуждения (освещения) обраэца или его части, содержащая источник
Я излучения и фокусирующее устройство 9, и система регистрации, включающая микроскоп 10, светофильтр 11 и приемник 12
При исследовании двумерных объектов (пленки, ультратонкие среди) один из каналов можно убрать.
20 Образец окрашей молекулами люминофора (хромофора), имеющими наряду с люминесцирующим возбужденным состоянием короткоживущие незаполненные возбужденные состояния или незаполненяые колебательные подуровни основного состояния. Элементы для создания стоячих волн включают источники 2,3,4 слабосфокусированного кагерентного излучения и установленные нерпендику-. лярно осям.пучков когерентного излучения зеркала 5,6,7. Необходимая миньиальная длина когерентности Ь ц„„ определяется из .требования устойчи" вости положения нулевых йлоскостей где % — длина волны дополнительного излучения; Ь вЂ” веролтнасть спонтанных, „ а-сХ вЂ” вероятность вынужденных переходов из вазбужценного состояния, Создание малой области люминесценции вшнуждающим дополнительным излу чением стоячих полн возможно для образцов, в которых для некоторых типов молекул можно реализовать уменьшение заселенности возбужденного сос-, таяния световым воздействием. Такие
1 образцы должны быть хаты бы частично прозрачны для ннициирующега (возбуждающего) излучения, тушащего дополпитЕльного излучения и излучения спонтанной люминесценции, Нужными свойствами обладает широкий класс веществ—
ЬЬ кристаллов, стекол, растворов органических красителей и т.д., в частности веществ, близких к используемьи в рабочем теле лазеров. где 1 — расстояние от зеркала да объекта, Ф вЂ” длина волны; Ь г — предельный разрешаемый размер.
Например, при % = 6000 А; 11 см;
Ьг = 60 А имеем L 100 см. Для достаточной устойчивости нулевых плоскостей стоячих волн требуется также, чтобы максимальный угол Флуктуаций направления пучков света от источников 2,3,4 был равен Чмоис I<> о
Например, при йг 60 А, 1 1 см требуетсяap 3 ° 10 . рад. Излучение источников 2,3,4 должно лежать в полосе испускания использованного в образце красителя, но не попадать в полосу поглощения красителя. Например, для случая водного раствора радамина
6G длина волны % источнйков 2,3,4
13749 т =I.н -р.= э с должна лежать в интервале 620 нм
5<700 нм; для флуоресцина - Na - в интервале 500 чм + A 600 нм, для ацетиламинопирейтрисульфата — в интервале 450 нм ъ 500 нм. е
Зеркала 5,6,7 расположены на электрострикционных устройствах, обеспечивающих малые заданные перемещения зеркал. Система оптического возбуждения включает источник 8 излучения и фокусирующее устройство 9, Длина волны источника излучения должна лежать н полосе поглощения используе« мого красителя. Иапрнмер, для родами" 16 на 6G максимум поглощения соотнетствует 510 нм, для флуоресцеина — Na—
480 нм, для ацетиламинопирентрисульфата — 360 нм. Система регистрации свечения включает микроскоп 10,светофильтр 11 (монохроматор) и приемник
12. Светофильтр 11 пропускает лишь излучение в полосе испускания (флуоресценции) красителя, н более коротковолновой области,чем та, н которой имеется излучение источников 2-4, и . в более длинноволновой области, чем область излучения источника 8.
П р и и е р. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. 30
Для определения плотности молекул люминофора в окрестности некоторой точки образца устанавливают эе; кала
5,6,7 таким образом, чтобы узловые плоскости всех трех стоячих волн содержали некоторую точку образца. Длиниофокусные устройства, являющиеся частью источников 2-4 слабосфокусированного когерентного излучения, регулируются так, чтобы сходящиеся пуч4а ки отраженного от зеркал 5-7 излучения, имеющие несколько меньшую мощность, чем пучки падающего излучения (коэффициенты отражения зеркал 5-7 меньше единицы),. имели в окрестности требуемой точки образца плотность из45 лучения, близкую к .плотности излучения падающего пучка в этой окрестности.
При измерении включают источник кокоротковолнового освещения 8, вызывающий переход молекул люминофора в об22
4 разце 1 и нозбужденное состояние, и источники 2-7 более длинноволвоногО вынуждающего излучения, после чего система 10-12 регистрирует спонтанное излучение заданной малой области образца, пропорциональное плотности люминофора н этой области.
Определив плотность моле.кул люминофора в одной точке образца, следует, подав на электрострнкционные устройства, к которым прикреплены зеркала„ новое напряжение, сдвинуть зеркала на заданную величину юдоль осек пучков снета источников 2-4 н повторить измерение плотности люминофора в точке, сдвинутой от предыдущей таким образом, чтобы расстояния до зеркал остались неизменными.. Получаемая трехмерная карта плотности молекул, поглощающих иа длине волны источника 8 и излучающих в области чувствительности приемника и будет итоговым изоб" ражением объекта, Формула изобретения
Способ исследования микроструктуры образца путем создания в нем области люминесценции с размерами много меньше длины волны возбуждающего излучения, включающий возбуждение светом области, содержащей заданную точ- ку понерхности образца, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью исследования микроструктуры 1. . трениях областей образца, создают доио11нительное поле излучения с компонентой, уменьшающей населенность возбужденного состояния вещества. ну ем пересечения нескольких стоячих волн в заданной точке, в которой для каждой пары образующих стоячную вол у когеректных бегущих волн удовлетворэн.тся условия где I, и I< — интенсивности бегущих волн; ip,. и Ч1 — фазы ком 1 н -11т бегущих волн, уменьшающих на -е11с1111< сть Bosбужденного состояния ве11кc1ва.
1374922
Корректор В. Бутяга
Составитель Н. Зоров
Редактор Т. Клюкина Техред И.Ходанич
» «» » ° ЭВ ° ю ю
Заказ 3131 .," Тираж 408 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открмтий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, ° МФФ « »
Производстненно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4
