径向偏振光提升共聚焦全内反射显微术分辨率

本文主要探讨了偏振态和有效数值孔径对共聚焦全内反射显微术(CTIRM)分辨率的影响。CTIRM是一种利用全内反射原理进行非接触、高分辨率成像的技术，特别适用于观察透明或半透明样本的表面细节。研究者依据Richard-Wolf矢量衍射理论，对线偏振、圆偏振、径向偏振和切向偏振的入射光在界面处的光强分布进行了深入分析。 首先，他们计算了不同偏振状态下的光强度分布，发现径向偏振光表现出显著的优势。在特定条件下，当入射波长为532纳米，有效数值孔径在1.33~1.45范围内时，径向偏振光的横向半峰全宽可以达到144纳米，远超线偏振（330纳米）和圆偏振（360纳米），这表明径向偏振光能提供更高的分辨率，突破了传统衍射极限。 其次，有效数值孔径是决定光束质量的重要参数，它影响着图像的清晰度和信噪比。文章指出，较大的有效数值孔径可以提供更小的焦点半峰全宽，而其上下限的平方差越大，意味着透射深度越小。在这三种数值孔径（1.33~1.45,1~1.45,1~1.12）中，1~1.45的透射深度最低，为140纳米，表明优化数值孔径对于降低轴向荧光噪声具有重要作用。 本文的实验结果显示，径向偏振光在共聚焦全内反射显微术中表现出优异的分辨率特性，特别是对于提高样品近表面的横向分辨率和减少轴向荧光噪声。这对于生物学、材料科学等领域中的微细结构观察和分析具有重要的应用价值。因此，选择合适的偏振状态和优化有效数值孔径对于提升CTIRM的性能至关重要。该研究为改进共聚焦全内反射显微镜的设计提供了理论指导，有助于开发出更高性能的成像设备。