研究人員開發(fā)出新型顯微鏡可識(shí)別單個(gè)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(shí)別單個(gè)微米大小的顆粒。這種新方法可能會(huì)在機(jī)場(chǎng)或其他高安全場(chǎng)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(xiǎn)微小物質(zhì)的人員。 ![]() 在光學(xué)學(xué)會(huì)(OSA)的《光學(xué)快報(bào)》期刊中,美國麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的研究人員,通過測(cè)量個(gè)體大小3微米的二氧化硅或丙烯酸球星的紅外光譜證實(shí)了他們的新顯微鏡的功能。這種新技術(shù)所使用的是一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)裝置組成的緊湊的組件,使儀器小型化到一個(gè)鞋盒大小的便攜式裝置。 “我們的這項(xiàng)新技術(shù)最重要的優(yōu)點(diǎn)是高度敏感,但其設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,” Ryan Sullenberger說,他是麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室的員工并且是該論文的第一作者!八峁┝诵碌膽(yīng)用機(jī)會(huì),可實(shí)施非破壞性的化學(xué)分析,同時(shí)鋪平了更敏感更緊湊傳感儀器的應(yīng)用道路! 顯微鏡識(shí)別單個(gè)粒子的能力可以使它用于化學(xué)威脅或受控物質(zhì)的快速檢測(cè)。它的高靈敏度也是科學(xué)分析非常小的樣品或測(cè)量材料的光學(xué)性質(zhì)的理想選擇。 探測(cè)光譜指紋 紅外光譜通常用于識(shí)別未知的材料,因?yàn)閹缀趺恳环N材料可以通過其獨(dú)特的紅外吸收光譜,或指紋進(jìn)行識(shí)別。而新方法檢測(cè)紅外指紋,無需使用紅外探測(cè)器。傳統(tǒng)儀器中的這些探測(cè)器大大增加了儀器的體積,這限制了設(shè)備的便攜性,因?yàn)樗麄儗?duì)冷卻的要求很大。 這項(xiàng)新技術(shù)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(gè)可見光波長(zhǎng)照相機(jī)被用來監(jiān)視這種散射,通過顯微鏡的透鏡跟蹤單個(gè)粒子的物理變化。 該儀器可用于識(shí)別單個(gè)粒子的材料組合物,通過調(diào)整紅外激光到不同的波長(zhǎng),并收集在每個(gè)波長(zhǎng)處的可見光散射光。微粒的輕微加熱不會(huì)給材料帶來永久性的變化,使得該技術(shù)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?cè)诳梢姽獠ㄩL(zhǎng)的散射,這個(gè)光調(diào)制過程稱為米氏散射,自上世紀(jì)80年代已經(jīng)就使用的技術(shù)。這項(xiàng)新的研究使用更先進(jìn)的光學(xué)組件制造和檢測(cè),首次利用米氏散射和成像配置檢測(cè)多個(gè)粒子。 “我們實(shí)際上是對(duì)我們所研究的領(lǐng)域進(jìn)行成像,”Alexander Stolyarov說,他是該研究的技術(shù)人員和合著者!斑@意味著我們可以同一時(shí)間同時(shí)探測(cè)表面上的多個(gè)粒子! 新的顯微鏡使用可見光波長(zhǎng)進(jìn)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(shù)用來區(qū)分和識(shí)別尺寸非常小的緊密結(jié)合在一起的個(gè)別顆粒。 “如果視野中有非常不同的兩個(gè)粒子,我們能夠分別識(shí)別它們,”Stolyarov說!岸脗鹘y(tǒng)的紅外技術(shù),這將永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn),圖像將無法區(qū)分! 緊湊可調(diào)諧的紅外激光器 |