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固体浸没透镜在荧光显微镜中的应用研究

作　者: 徐学明
导　师: 傅星；李艳宁
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 荧光显微镜 固体浸没透镜 采集效率 分辨力
分类号: TH742
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


荧光显微技术是当今生物医学、分析化学、表面物理、材料学等领域主要的科研手段之一。随着科学研究不断地向微纳米量级深入发展,对荧光显微镜的空间分辨力也提出了越来越高的要求。荧光显微镜具有灵敏度和信噪比高、特异性强等优点。但是由于受到衍射极限的限制,荧光显微镜的分辨力被局限在λ/2。为了使荧光显微镜应用于微纳米量级的研究,必须进一步提高它的分辨力。通常某些物质的荧光比较微弱,以至于探测器无法分辨,因此提高荧光显微镜的荧光采集效率也是非常必要的。固浸透镜不仅可以提高荧光显微镜的分辨力和放大倍数,而且可以提高它的荧光采集效率。同时,固浸透镜具有加工简单、使用方便、环境适用性强等优点。本论文深入研究了固浸透镜在荧光显微镜中的应用,这为将来把固浸透镜引入单分子跟踪研究领域提供了依据。本论文的主要内容包括:1.介绍了荧光显微镜和固浸透镜的原理、分类及应用,分析了固浸透镜在荧光显微镜中应用的优缺点,并进一步提出了本论文的研究意义及主要工作。2.从理论上分析了三种固浸透镜在荧光显微镜中应用对分辨力、荧光采集效率及放大倍数的影响。3.设计了适合荧光显微镜的半球型和超半球型固浸透镜,并论述了其加工方法。4.评价了固浸透镜的表面粗糙度,以及它们应用到荧光显微镜中的效果。研究表明半球型固浸透镜和Weierstrass超半球型固浸透镜分别可以使荧光采集效率提高2.54倍和5.5倍,分别可以使放大倍数提高2.06倍和7.9倍,两种固浸透镜都可以提高分辨力。5.分析了不同半径和厚度及底面是否镀膜的固浸透镜对分辨力、荧光采集效率和放大倍数的影响,研究表明半径变大,荧光采集效率降低,分辨力保持不变;厚度变大,荧光采集效率、分辨力和放大倍数相应变大,但是厚度超过Weierstrass超半球厚度后,荧光采集效率和分辨力都开始逐渐降低;镀膜可以提高荧光采集效率,但不影响分辨力和放大倍数。6.对课题内容进行了总结,对今后的工作进行了展望。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-23
  1.1 荧光显微镜概述  8-15
    1.1.1 荧光简介  8-10
    1.1.2 荧光显微镜的原理、分类及应用  10-14
    1.1.3 荧光显微镜的发展  14-15
  1.2 固体浸没透镜技术概述  15-20
    1.2.1 固体浸没透镜技术的概念  15-17
    1.2.2 固体浸没透镜技术的应用及发展动态  17-20
  1.3 本课题的意义及主要工作  20-23
第二章 固体浸没透镜技术理论分析  23-36
  2.1 平板型固浸透镜技术  23
  2.2 半球型固浸透镜技术  23-29
    2.2.1 半球型固浸透镜提高空间分辨力的理论分析  24-26
    2.2.2 半球型固浸透镜提高荧光采集效率的理论分析  26-27
    2.2.3 半球型固浸透镜提高显微系统放大倍数的理论分析  27-29
  2.3 超半球型固浸透镜技术  29-33
    2.3.1 超半球型固浸透镜提高空间分辨力的理论分析  29-31
    2.3.2 超半球型固浸透镜提高荧光采集效率的理论分析  31-32
    2.3.3 超半球型固浸透镜提高显微镜放大倍数的理论分析  32-33
  2.4 三种固浸透镜的比较  33
  2.5 增透膜理论分析  33-36
第三章 固体浸没透镜的设计与加工  36-45
  3.1 材料的选择  36-37
  3.2 结构设计  37-41
    3.2.1 半球型SIL 的结构设计  37-39
    3.2.2 超半球型SIL 的结构设计  39-41
  3.3 固浸透镜的加工  41-45
第四章 SIL 粗糙度评价及应用实验  45-63
  4.1 固浸透镜的表面粗糙度评价  45-46
  4.2 实验设备及样本  46-48
  4.3 平板型固浸透镜的应用实验  48-51
  4.4 半球型固浸透镜的应用实验  51-56
    4.4.1 半球型SIL 厚度变化实验  52-54
    4.4.2 半球型SIL 半径变化实验  54-55
    4.4.3 半球型SIL 底面镀膜实验  55-56
  4.5 超半球型固浸透镜应用实验  56-63
    4.5.1 超半球型SIL 厚度变化实验  57-59
    4.5.2 超半球型SIL 半径变化实验  59-60
    4.5.3 超半球型SIL 底面镀膜实验  60-63
第五章 总结与展望  63-65
参考文献  65-68
发表论文和参加科研情况说明  68-69
致谢  69

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 显微镜
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