研究人員開發(fā)出新型顯微鏡可識別單個微米大小的顆粒
研究人員目前開發(fā)出了一種新型顯微鏡,可以識別單個微米大小的顆粒。這種新方法可能會在機場或其他高安全場所使用,作為一種高度敏感和低成本的方式,能夠迅速篩選出潛在攜帶危險微小物質的人員。 在光學學會(OSA)的《光學快報》期刊中,美國麻省理工學院林肯實驗室的研究人員,通過測量個體大小3微米的二氧化硅或丙烯酸球星的紅外光譜證實了他們的新顯微鏡的功能。這種新技術所使用的是一個簡單的光學裝置組成的緊湊的組件,使儀器小型化到一個鞋盒大小的便攜式裝置。 “我們的這項新技術最重要的優(yōu)點是高度敏感,但其設計非常簡單,” Ryan Sullenberger說,他是麻省理工學院林肯實驗室的員工并且是該論文的第一作者。“它提供了新的應用機會,可實施非破壞性的化學分析,同時鋪平了更敏感更緊湊傳感儀器的應用道路。” 顯微鏡識別單個粒子的能力可以使它用于化學威脅或受控物質的快速檢測。它的高靈敏度也是科學分析非常小的樣品或測量材料的光學性質的理想選擇。 探測光譜指紋 紅外光譜通常用于識別未知的材料,因為幾乎每一種材料可以通過其獨特的紅外吸收光譜,或指紋進行識別。而新方法檢測紅外指紋,無需使用紅外探測器。傳統(tǒng)儀器中的這些探測器大大增加了儀器的體積,這限制了設備的便攜性,因為他們對冷卻的要求很大。 這項新技術的工作原理是用紅外線激光和綠色激光照射粒子。紅外激光將能量沉積到粒子中,使它們受熱膨脹。然后綠色的激光被這些加熱粒子散射。一個可見光波長照相機被用來監(jiān)視這種散射,通過顯微鏡的透鏡跟蹤單個粒子的物理變化。 該儀器可用于識別單個粒子的材料組合物,通過調整紅外激光到不同的波長,并收集在每個波長處的可見光散射光。微粒的輕微加熱不會給材料帶來永久性的變化,使得該技術成為無損分析的理想選擇。 激發(fā)紅外光粒子然后觀察它們在可見光波長的散射,這個光調制過程稱為米氏散射,自上世紀80年代已經就使用的技術。這項新的研究使用更先進的光學組件制造和檢測,首次利用米氏散射和成像配置檢測多個粒子。 “我們實際上是對我們所研究的領域進行成像,”Alexander Stolyarov說,他是該研究的技術人員和合著者!斑@意味著我們可以同一時間同時探測表面上的多個粒子。” 新的顯微鏡使用可見光波長進行成像,使它的空間分辨率約1微米,相比傳統(tǒng)的紅外光譜方法的約10微米分辨率要好很多。這種增加的分辨率允許新的技術用來區(qū)分和識別尺寸非常小的緊密結合在一起的個別顆粒。 “如果視野中有非常不同的兩個粒子,我們能夠分別識別它們,”Stolyarov說!岸脗鹘y(tǒng)的紅外技術,這將永遠不可能實現(xiàn),圖像將無法區(qū)分! |