Illumination structurée et super résolution Projection de franges

Illumination structurée et super résolution
On multiplie a(x,y) par une fonction sinusoïdale
,
donc ã devient ã !( !(fc)±!(-fc))
1
fc-fc
!
1
fc-fc
1
fc-fc
1
fc-fc
õ
1
fc-fc
ã
X
1
fc-fc
=
px_
_
0
2nsin_ u_ #
Projection de franges (Gustafsson)
!On utilise deux ordres de
diffraction (+1,-1) d’un réseau
en transmission
!On génère deux points source
dans le plan focal arrière de
l’objectif
!On décale latéralement
l’image du réseau en décalant
le réseau
!3 ou 4 positions du réseau
pour balayer une période

Élargissement de la fonction de transfert
FTO originale
Résultats
100 200 300 400 500
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
ORIG I NAL
100 200 300 400 500
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
TRAIT E
Billes 1"m
Obj air x20
Billes 100nm
Obj eau x60

Estimation de la résolution
• Objectif x60 ON=1.2(eau) résolution=300nm
0
10
20
30
0
10
20
30
40
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
y0
10
20
30
0
10
20
30
40
0
0.5
1
1.5
2
2.5
x 10 -3
y
y
5 10 15 20 25
5
10
15
20
25
30
y
5 10 15 20 25
5
10
15
20
25
30
critère de
Houston :
170nm
Pouvoir de séparation
y
5 10 15 20
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
y
5 10 15 20
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Objectif x60 ON=1.2(eau) résolution=300nm
0510 15 20 25
0
10
20
30
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
y0
10
20
30
0
5
10
15
20
25
0
0.5
1
1.5
2
2.5
x 10 -3
y
160 nm

Idées du physicien Edward Synge (1928).
« A suggested method for extending microscopic resolution into
ultra-microscopic region » , Philosophical magazine, 1928
Zone de
champ proche
Illumination
Ecran opaque
perforé
Configuration proposée
Sonde de très petite ouverture : 10 nm
Echantillon très fin : 10 nm
Balayage :
- Echantillon très plat : qq nm.
- Il faut bouger l’échantillon (ou
l’ouverture) par pas de 10 nm.
« An application of piezo-electricity to microscopy »,
Philosophical magazine, 1932.
3. Champ proche : Proposition pratique
Domaine micro-ondes
Suivi de l’intensité du signal micro-onde réfléchit au travers de l’ouverture
sublongueur d’onde en fonction de la position du réseau.
Déplacement motorisé
du réseau.
"= 3 cm
I
x
Diamètre
ouverture : 1,5 mm
Résolution : "/60
Nature 237,510 (1972)
3. domaine des Micro-Ondes

3 Premier succès dans le visible : 1984
Pohl, Denk et Lanz : domaine du visible
« Optical stethoscopy : image recording with resolution ! /20 »,
Appl. Phys. Lett. 44,651 (1984).
Laser argon (488 nm)
détecteur
Echantillon (réseau)
Platine piézo xy
Pyramide en quartz recouverte de métal
+ Ouverture crée par pression sur une surface
Pyramide Images d’un réseau
3. Les fibres optiques étirées
Ce sont aujourd’hui les sondes à ouvertures les plus utilisées.
Fibre optique monomode Gaine
Gaine
Coeur
10 à 50 µm
50 à 300 µm
Amincissement de l’extrémité
Etirage à chaud
ou
Attaque à l’acide
Métallisation.
Elle doit être présente tout le long
de la fibre, sauf à l’extrémité pour
créer une nano-ouverture.
Aluminium