Способ исследования микроструктуры образца

,:",."н- Т;Л".ц ,.В 3/БРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ки СО АН СССР(54) СПОСОБ ИССТУРЫ ОБРАЗЦА(57) ИзобретениЦелью являетсяструктуры внутрца. Для уменьшемой внешним свеценции, определрешение сканируюдают дополнител ЕДОВАНИЯ ИИКРОСТРУКотносится к оп сследование мик нних областей о ия размеров соз ом области люми ющих предельное щих микроскопов ное поле излуче ке. разаваеес- раз о и ВЕННЫЙ НОМИЧЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 30. 0791. Бюл(56) Иикроскопия,лякова, И.: 1969,Э.Я. РоЬ 1, М. ООрг 1 са 1 згегЬозсорсогдгп 8 мггЬ гезоРЬуз, 1,еггегз, 19653. с компонентой, умень"дакщей населенность возбужденного состояния вещества. Причем пересечение нескольких ,стоячих волн происходит в заданной точке, в которой для каждой пары образующих стоячую волну когерентных бегущих волн удовлетворяются условия 1, = 1 ; Ч, - Ч, = ь, где 1, и 1 - интенсивности бегущих волн; Ц,и (ув фазы компоненты бегущих волн, уменьшающей населенность возбужденного состояния вещества. Размер получаемой области люминесценции и достижимое разрешение сканирующего микроскопа определяется соотношением Ь г-/2 йид/с 1, где а - длина волны дополнительного излучения; В - вероят- ность спонтанных переходов из возбужденного состояния; с 1 - вероятность вынужденных переходов из возбужденного состояния в точках максимума интенсивности дополнительного излучения. 1 ил.74922 Для реализации способа используется схема, показанная на чертеже, Вокруг образца 1 располагаются три канала, содержащих источники 2, 3 и 4слабофокусированного иэлучейия и зеркала 5,6,7, создающие три взаимноперпендикулярные стоячие световые волны, тушащие люминесценцию за счет вынужденного, излучения, система оптического возбуждения (освещения) обраэца или его части, содержащая источник8 излучения и фокусирующее устройство 9, и система регистрации, включающая микроскоп 10, светофильтр 1 1 иприемник 12.При исследовании двумерных объектов (пленки, ультратонкие среды) одиниз каналов можно убрать.20 Образец окрашей молекулами люминофора (хромофора), имеющими наряду слюминесцирующим возбужденным состоянием короткоживущие незаполненныевозбужденные состояния или незаполЯоуцо сказату ч;"о размер получае-.мой области люминесценции стоячих волн; 1 13Изобретение относится к оптике и может бшть использовано в микроСкопии высокого разрешення, применяемой в биологии физике и технике.Целью изобретения является исследование микроструктуры внутренних областей образца.Предлагаемый,способ иллюстрируется чертежом,Сущность изобретения заключается в том что возбуждают люминесценцню образца, помещенного в поле нескольких стоячих световых волн, вызывающих тушение люминесценции из-за вынужденных переходов из люминесцирующего состояния в короткоживущие состояния псюду, кроме малых окрестностей точек, в которых вызывающая переходы вко 1 откоживущее состояние компонента поля (вынуждающая компонента поля) стоячих волн обращается и ноль, При этом размеры окрестностей точек, в которых тушения люминесценции не про" .исходит, уменьшаются с увеличением интенсивности полл стоячих волн, а положение точек в которых падения люминесценции не происходит, задается условием, чтообразующие каждую из стоячих волн две бегущие когеректные волны имеют вынуждающие компонентыу находящиеся Б противафазео неняые колебательные подуровни основного состояния. Элементы для создания стоячих волн включают источники 2,3,4 слабосфокусированного когерентного излучения и установленные нерпендикуларно осям, пучков когерентного излучения зеркала 5,6,7. Необходимая миньиальная длина когерентности Ьопределяется из требования устойчи" вости положения нулевых йлоскостейгде % - длина волны дополнительного излучения; Ь - веролтность спонтанных, а с 1 - вероятность вынужденных переходов из возбужценного состояния,Создание малой области люминесценции вьяуждающим дополнительным излучением стоячих полн возможно для образцов в которых для некоторых типов молекул можно реализовать уменьшение заселенности возбужденного сос-, тояния световым воздействием, Такие образцы должны быть хотя бы частично прозрачны для ннициирующего (возбуждающего) излучения, тушащего дополпитЕльного излучения и излучения спонтанной люминесценции, Нужными свойствами обладает широкий класс веществ -ЬЬ кристаллов, стекол, растворов органических красителей и т.д в частности веществ, близких к используемьи в рабочем теле лазеров. где 1 - расстояние от зеркала до объекта, 9 - длина волны; Ь г - предельный разрешаемый размер.Например, при % = 6000 А; 1 1 см; Ьг = 60 А имеем Ь= 100 см. Для достаточной устойчивости нулевых плоскостей стоячих волн требуется также, чтобы максимальный угол флуктуаций направления пучков света от источников 2,3,4 был равенЧмокс ХЫоНапример, при йг60 А, 1 " 1 см требуетсяи " 3 10 . рад. Излучение источников 2,3,4 должно лежать в полосе испускания использованного в образце красителя, но не попадать в полосу поглощения красителя, Например, для случая водного раствора родамина 6 С длина, волны Ъ источнйков 2,3,413749 1 = 1Ц - ср., = и должна лежать и интервале 620 нм%с 700 нм; для флуоресцина " Ха - в интервале 500 чм%600 нм, для ацетиламинопирейтрисульфата - в интервале 450 нм( ъ500 нм.еЗеркала 5,6,7 ра 1 сположены на электрострикционных устройствах, обеспечивающих малые заданные перемещения зеркал. Система аптиеского возбуждения включает источник 8 излучения и Фокусирующее устройс 1 тво 9, Длина волны источника излучения должна лежать в полосе поглощения используе мого красителя. Иапрнмер, для родами" 16 на 6 С максимум поглощения соответствует 510 нм, для флуоресцеина - Иа - 480 нм, для ацетиламинопирентрисуль" Фата - 360 нм. Система регистрации свечения включает микроскоп 10,светофильтр 11 (монохроматор) и приемник 12. Светофильтр 11 пропускает лишь излучение в полосе испускания (флуоресценции) красителя, в более коротковолновой области,чем та, в которой имеется излучение источников 2-4, и . в более длинноволновой области, чем область излучения источника 8.П р и и е р. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. 30Для определения плотности молекул люминофора в окрестности некоторой точки образца устанавливают эе;кала 5,6,7 таким образом, чтобы узловые плоскости всех трех стоячих волн содержали некоторую точку образца, Длиниофокусные устройства, являющиеся частью источников 2-4 слабосфокусированного когерентного излучения, регулируются так, чтобы сходящиеся пуч 4 а ки отраженного от зеркал 5-7 излучения, имеющие несколько меньшую мощность, чем пучки падающего излучения (коэффициенты отражения зеркал 5-7 меньше единицы),. имели в окрестности требуемой точки образца плотность из 45 лучения, близкую к .плотности излучения падающего пучка в этой окрестности.При измерении включают источник кокоротковолнового освещения 8, выэыва- а ющий переход молекул люминофора в об 224разце 1 в возбужденное состояние, и источники 2-7 более длинноволвовогО вынуждающего излучения, после чего система 10-12 регистрирует спонтанное излучение заданной малой области образца, пропорциональное плотности люминофора в этой области,Определив плотность молекул люминофора в одной точке образца, следует,подав на электрострнкционные устройства, к которым прикреплены зеркалановое напряжение, сдвинуть зеркалана заданную величину вдоль осек пуч"ков света источников 2-4 н повторитьизмерение плотности люминофора в точке, сдвинутой от предыдущей таким образом, чтобы расстояния до зеркал остались неизменными 11 олучаемая треХмерная карта плотности молекул, поглощающих иа длине волны источника 8и излучающих в области чувствительности приемника и будет итоговым изоб"ражением объекта,Формула изобретения Способ исследования микроструктуры образца путем создания в нем области люминесценции с размерами много меньше длины волны возбуждающего излучения, включающий возбуждение светом области, содержащей заданную точ- ку поверхности образца, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью исследования микроструктуры вн трениях областей образца, созда;от донолнительное поле излучения с компонентой, уменьшающей населенность возбужденного состояния вещества. нуем пересечения нескольких стоячих волн в задан-ной точке, в которой для каждой пары образующих стоячную вс 1 лцу когеректных бегущих волн удовлетворэн тся условия где 1, и 1 - интенсивности бегущихволн; Ч,. и ср - фазы комяон:нт бегущихволн, уменьшающих населснн 1 сть возбужденного состояния веикства., Бутяга орре тираж 408 о о НИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открмтий 35, Москва, Ж"35, Раушская иаб.,. Проектная, 4 Производственно-поли ФЗаказ 3131В ское предприятие, г, Ужгородг