JP7189621B2 - 光学顕微鏡の画像コントラスト増強 - Google Patents
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Description
物体をサンプルホルダのプラズモン層の上で支持するステップであって、プラズモン層は、物体に近接するサブミクロン構造の周期的アレイを画定する、ステップと、
サンプルホルダを光に露出するステップであって、
光の第1部分が、プラズモン層を通過するが、物体を通過しないか、あるいは、プラズモン層および物体の第1セクションを通過するようにし、
光の第2部分が、プラズモン層および物体の少なくとも第2セクションを通過するようにし、
光は、少なくともプラズモン層と相互作用し、
透過光の第1部分は、1つ以上の第1表面プラズモン共鳴ピークによって特徴付けられ、
透過光の第2部分は、物体がプラズモン層内を伝搬するプラズモンに影響を与える結果として、第1表面プラズモン共鳴ピークから波長シフトした、1つ以上の第2表面プラズモン共鳴によって特徴付けられる、ステップと、
透過光の第1部分および第2部分から物体の画像を構築し、これにより物体を空間的に分解可能にするステップと、を含む。
サンプルホルダおよびプラズモン層は、
物体を支持する場合、サブミクロン構造のアレイが物体に近接するように物体を支持し、
光がプラズモン層を透過できるようにし、光は、少なくともプラズモン層と相互作用し、透過光からのスペクトルは、
1つ以上の第1表面プラズモン共鳴ピークによって特徴付けられる第1部分と、
物体がプラズモン層内を伝搬するプラズモンに影響を与える結果として、第1表面プラズモン共鳴ピークから波長シフトした、1つ以上の第2表面プラズモン共鳴によって特徴付けられる第2部分とを含み、
これにより透過光から物体の画像を構築し、物体を該画像から空間的に分解可能にするように構成される。
Claims (38)
- 光学顕微鏡内の物体の画像コントラストを増強する方法であって、
・物体をサンプルホルダのプラズモン層の上で支持するステップであって、該プラズモン層は、物体に近接するサブミクロン構造の周期的アレイを画定する、ステップと、
・サンプルホルダを光に露出するステップであって、
光の第1部分が、(i)プラズモン層を通過するが、物体を通過しないか、あるいは、(ii)プラズモン層および物体の第1セクションを通過するようにし、
光の第2部分が、プラズモン層および物体の少なくとも第2セクションを通過するようにし、
光は、プラズモン層および物体と相互作用し、
透過光の第1部分は、1つ以上の第1表面プラズモン共鳴ピークによって特徴付けられ、
透過光の第2部分は、物体がプラズモン層内を伝搬するプラズモンに影響を与える結果として、第1表面プラズモン共鳴ピークから波長シフトした、1つ以上の第2表面プラズモン共鳴によって特徴付けられる、ステップと、
・透過光の第1部分および第2部分から物体の増強された光学画像を構築し、これにより物体を空間的に分解可能にするステップと、を含む方法。 - 画像を解析して物体を空間的に分解することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 光は、200nm~900nmの範囲の複数の波長を有する、請求項1または2に記載の方法。
- 第1および第2表面プラズモン共鳴ピークの少なくとも一方は、300nm~800nmの範囲の波長でピーク強度を有する、請求項1~3のいずれかに記載の方法。
- サブミクロン構造は、200nm~500nmの範囲のサブミクロン構造間の間隔を備えた周期的アレイ状に配置される、請求項1~4のいずれかに記載の方法。
- サブミクロン構造は、50nm~300nmの範囲の最大寸法を有する、請求項1~5のいずれかに記載の方法。
- サブミクロン構造は、プラズモン層を通るアパーチャである、請求項1~6のいずれかに記載の方法。
- アパーチャは、円、トーラス、楕円、十字形、および複数の交差する細長いアームを含む形状のいずれか1つ以上として成形される、請求項7に記載の方法。
- 近接する細長いアーム間の角度は、30°~90°の範囲である、請求項8に記載の方法。
- サンプルホルダおよび物体を、偏光した光に露出することをさらに含む、請求項1~9のいずれかに記載の方法。
- 偏光した光は、アパーチャの周期的アレイの第1軸に対して第1偏光角で直線偏光しており、周期的アレイは、第1軸に沿ったサブミクロン構造の第1間隔を有し、第1間隔は、第2軸に沿ったサブミクロン構造の第2間隔とは異なり、第2軸は、第1軸に対してある角度で配向している、請求項10に記載の方法。
- 第1軸に対して第2偏光角で直線偏光した光にサンプルホルダおよび物体を露出することをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 該方法は、光学顕微鏡を用いて実施する、請求項1~12のいずれかに記載の方法。
- プラズモン層は、Al,Ag,Au,Ni,PtおよびPdのいずれかから選択される1つ以上の金属から形成される、請求項1~13のいずれかに記載の方法。
- プラズモン層は、20nm~300nmの範囲の厚さを有する、請求項1~14のいずれかに記載の方法。
- サンプルホルダは、プラズモン層のための機械的支持を提供するために、プラズモン層の第1表面の少なくとも一部に接続された基板を含む、請求項1~15のいずれかに記載の方法。
- 基板は、光学的に透明であり、そのため基板を通る光透過率がゼロより大きく、基板は第1表面を化学的に隔離する、請求項16に記載の方法。
- サンプルホルダは、プラズモン層を隔離するために、プラズモン層の第2側に結合された光学的に透明な保護層を含む、請求項1~17のいずれかに記載の方法。
- 光学的に透明な保護層は、150nm未満の厚さを有する、請求項18に記載の方法。
- 光学的に透明な保護層は、80nm未満の厚さを有する、請求項18に記載の方法。
- 光学的に透明な保護層は、酸化シリコン、窒化シリコン、透明金属酸化物およびポリマーのいずれか1つ以上を含む、請求項18~20のいずれかに記載の方法。
- 物体は、均一な厚さ及び/又は密度を含むか、あるいは、物体は、不均一な厚さ及び/又は密度を含む、請求項1~21のいずれかに記載の方法。
- 光学顕微鏡内の画像コントラストを増強する際に使用するためのサンプルホルダであって、
サブミクロン構造の周期的アレイを画定するプラズモン層を含み、
サンプルホルダは、
物体を支持する場合、サブミクロン構造の周期的アレイが物体に近接するように物体を支持し、
光がプラズモン層を透過できるようにし、光は、プラズモン層および物体と相互作用し、透過光からのスペクトルは、
1つ以上の第1表面プラズモン共鳴ピークによって特徴付けられる第1部分と、
物体がプラズモン層内を伝搬するプラズモンに影響を与える結果として、第1表面プラズモン共鳴ピークから波長シフトした、1つ以上の第2表面プラズモン共鳴によって特徴付けられる第2部分とを含み、
これにより透過光から物体の増強された光学画像を構築し、物体を該画像から空間的に分解可能にするように構成される、サンプルホルダ。 - プラズモン層は、300nm~800nmの範囲の波長でピーク強度を備えた少なくとも1つの表面プラズモン共鳴ピークを生成するように構成される、請求項23に記載のサンプルホルダ。
- サブミクロン構造は、200nm~500nmの範囲のサブミクロン構造間の間隔を備えた周期的アレイ状に配置される、請求項23または24に記載のサンプルホルダ。
- サブミクロン構造は、50nm~300nmの範囲の最大寸法を有する、請求項23~24のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- サブミクロン構造は、プラズモン層を通るアパーチャである、請求項23~25のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- アパーチャは、円、トーラス、楕円、十字形、および複数の交差する細長いアームを含む形状のいずれか1つ以上として成形される、請求項27に記載のサンプルホルダ。
- 近接する細長いアーム間の角度は、30°~90°の範囲である、請求項28に記載のサンプルホルダ。
- プラズモン層は、Al,Ag,Au,Ni,PtおよびPdのいずれかから選択される1つ以上の金属から形成される、請求項23~29のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- プラズモン層は、20nm~300nmの範囲の厚さを有する、請求項23~30のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- プラズモン層のための機械的支持を提供するために、プラズモン層の第1表面の少なくとも一部に接続された基板をさらに含む、請求項23~31のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- 基板を通る光透過率がゼロより大きく、基板は第1表面を化学的に隔離する、請求項32に記載のサンプルホルダ。
- プラズモン層を隔離するために、プラズモン層の第2側上に光学的に透明な保護層をさらに含む、請求項23~33のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- 光学的に透明な保護層は、150nm未満の厚さを有する、請求項34に記載のサンプルホルダ。
- 光学的に透明な保護層は、80nm未満の厚さを有する、請求項34に記載のサンプルホルダ。
- 光学的に透明な保護層は、酸化シリコン、窒化シリコン、透明金属酸化物およびポリマーのいずれか1つ以上を含む、請求項34~36のいずれかに記載のサンプルホルダ。
- 光学顕微鏡で使用される場合に請求項1~22のいずれかに記載の方法を実施する、請求項23~37のいずれかに記載のサンプルホルダ。
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