Superación del límite de resolución óptica
La ayuda de las microesferas permite realizar mediciones topográficas interferométricas
Cuando se mide con luz, la extensión lateral de las estructuras que puede resolver un sistema de imágenes ópticas está fundamentalmente limitada por la difracción. Superar esta limitación es un tema de gran interés en la investigación reciente, y se han publicado varios enfoques en este ámbito. En un estudio reciente publicado en el Journal of Optical Microsystems, un equipo de investigadores de la Universidad de Kassel (Alemania) presenta un enfoque que utiliza microesferas colocadas directamente en la superficie del objeto para ampliar los límites de las mediciones topográficas interferométricas para la resolución óptica de estructuras pequeñas.
Las microesferas colocadas sobre una muestra en un montaje de microscopio de interferencia permiten realizar mediciones topográficas de estructuras por debajo del límite de resolución física.
The Authors
La obtención de imágenes por debajo del límite de resolución suele lograrse con sistemas que utilizan el etiquetado de la sonda, como la microscopía de fluorescencia, que requiere la preparación de la muestra. Otros sistemas, como los microscopios de fuerza atómica, pueden proporcionar una resolución lateral 20 veces mejor que los sistemas ópticos con límite de difracción. Sin embargo, se basan en principios de medición táctiles que pueden ser inadecuados para determinadas aplicaciones, especialmente en bioimagen. Por lo tanto, la asistencia de las microesferas puede proporcionar una solución para obtener imágenes rápidas y sin etiquetas por debajo del límite de difracción.
Una configuración de interferómetro Linnik que comprende dos objetivos de microscopio de alta resolución proporciona mediciones topográficas rápidas y sin contacto de estructuras finas. La realización de un barrido en profundidad permite la adquisición de información de fase que puede utilizarse para reconstruir la topografía de la superficie. Con una microesfera adicional en la trayectoria de la imagen, se amplía el límite físico de difracción de este sistema.
Aunque los estudios experimentales mostraron resultados prometedores, las explicaciones teóricas que consideran los mecanismos de imagen relevantes que permiten la mejora de la resolución seguían sin estar claras hasta ahora. Los mecanismos pertinentes se examinaron mediante el análisis en el dominio de la frecuencia espacial 3D, así como mediante la comparación con simulaciones rigurosas y cálculos de trazado de rayos. Las investigaciones en el dominio de Fourier proporcionan las frecuencias espaciales transmitidas por la microesfera en el campo lejano y obtenidas por el objetivo del microscopio. En combinación con las simulaciones rigurosas del campo cercano resultante, esto permite una simulación completa del proceso de obtención de imágenes con microesferas y, por lo tanto, se pueden realizar amplias investigaciones. Además, el trazado de rayos permite investigar la propagación de los rayos de luz individuales dentro de la microesfera y, por tanto, contribuye a una mejor comprensión de los principales efectos físicos.
"En la investigación reciente, así como en las aplicaciones industriales, se necesitan sistemas de medición rápidos por debajo del límite de resolución física que no requieran una amplia preparación de la muestra. La microscopía de interferencia asistida por microesferas permite realizar este tipo de mediciones topográficas ópticas de superficies, y este trabajo contribuye a una comprensión más profunda de los mecanismos físicos subyacentes", afirma Lucie Hüser, autora principal del artículo.
Los hallazgos de los investigadores proporcionan herramientas útiles para una comprensión más profunda de la interferometría asistida por microesferas, que pueden utilizarse para ampliar los conocimientos sobre los mecanismos físicos en la interferometría asistida por microesferas. Además, el aumento efectivo de la apertura numérica del sistema, incluida la microesfera, y el campo de visión más bien pequeño bajo la microesfera es probablemente el mecanismo más relevante que permite realizar mediciones topográficas por debajo del límite de resolución.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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