发现微球增强干涉测量的新模型

在远场收集光强度的光学测量技术，例如传统和共焦显微镜或相干扫描干涉仪(CSI)，可以对多种类型的样品进行快速和非接触式检查。尽管如此，光学测量仪器仍会受到衍射效应的影响，从而导致由阿贝极限的最小可分辨周期长度和物镜的数值孔径(NA)给出的基本横向分辨率限制。

在《光：先进制造》上发表的一篇新论文中，由卡塞尔大学的PeterLehmann教授领导的一组科学家开发了一种新模型，用于在微球增强干涉显微镜下对显微成像进行建模。

微球可应用于显微成像和测量以克服分辨率限制。显示靠近表面放置的微球能够局部提高横向分辨率和放大倍率。微球也可以与CSI结合以获得电磁相位信息。由于光学分辨率的提高在显微成像的许多应用领域都引起了极大的兴趣，因此微球增强测量是许多近期实验和理论出版物的一部分。

高折射率材料的微球可以与浸没物镜结合使用或嵌入弹性体中。微球辅助测量也适用于生物和医学对象，例如病毒和亚细胞结构，或用于识别血细胞。因此，微球辅助测量被用于许多应用中。进行了许多理论研究来理解和分析导致分辨率提高的现象。

研究小组提出了一个模拟，该模拟考虑了在反射模式下工作的微球增强干涉显微镜的完整成像过程，该显微镜配备有高数值孔径的物镜，使用FEM计算近场散射过程。与之前的理论模型相比，他们考虑了具有入射波的全3D锥形科勒照明和微球对散射光场的锥形成像。

该模型可靠地再现了测量结果，正如用CSI测量的几个表面形貌所证明的那样。给出了与微球辅助干涉测量结果的第一次定量比较。使用该模型，研究人员提出了一种方法来限定微球的分辨率增强。他们已经证明了横向分辨率的相对提高，并表明增强的横向放大倍率随着高数值孔径而降低。相比之下，物镜显微镜镜头的NA值越大，视场越大。

此外，所提出的方法使未来的研究人员能够分析参数影响并根据微元件的形状、尺寸和材料以及周围材料找到最合适的实验装置，以提高CSI的分辨率和轮廓保真度。该模型可以扩展到传统显微镜、共焦显微镜和其他光学轮廓仪，而无需付出很大的努力。因此，所提出的模型可以显着有助于更好地理解微球辅助测量系统，并通过参数研究提高其成像能力。

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