基于外差干涉反射测量术（HiRef）的薄层厚度与折射率同步显微成像
光学
2021-06-15 v1 生物物理
摘要
探测极薄样品中的空间或时间变化在生物科学中具有重要应用。例如，细胞膜表现出脂质组成与有序性的变化，进而在时空上调节其功能。同步测量厚度与折射率将是观察这些变化的一种途径，但以非侵入方式实现仍是一个难以达成的目标。在此我们提出一种显微成像技术，利用反射测量术以空间分辨方式同步测量薄层的厚度与折射率。样品反射光场与参考光场之间的外差探测干涉，允许测量反射光场的振幅与相位，从而确定复反射系数。将结果与高数值孔径显微镜物镜相干照明下薄层反射的模拟进行比较，可确定该层的折射率与厚度。我们展示了对厚度约为 80~nm 的聚醋酸乙烯酯（PVA）层的结果。这些结果的厚度精度优于 10%，折射率精度优于 1%，并且在误差范围内与定量微分干涉对比（qDIC）测量及文献值一致。我们讨论了这些结果的意义，以及在对纳米尺度薄层进行精确测量的可能性。值得注意的是，该技术的散粒噪声极限在毫秒测量时间内低于厚度 0.5~nm 与折射率 0.0005。
引用
@article{arxiv.2106.06698,
title = {Simultaneous microscopic imaging of thickness and refractive index of thin layers by heterodyne interferometric reflectometry (HiRef)},
author = {Alexander Nahmad-Rohen and David Regan and Paola Borri and Wolfgang Langbein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.06698},
year = {2021}
}