Исследователи из Томского политехнического университета, работая совместно со специалистами Национального университета Ян Мин Цзяо Дун (Тайвань), нашли простой способ управлять фотонной струёй — лучом света, фокусирующимся в очень маленькой локальной области. Эффект фотонной струи лежит в основе работы современных микроскопов. Используя новый способ управления струёй, можно ускорить и упростить работу с микроскопами и увеличить глубину резкости без ущерба для качества сканирования.
«В конструкции современных мощных оптических микроскопов — наноскопов с разрешением до 200 нанометров — есть маленькие сферы из стекла. Сфера фокусирует излучение, при этом сама находится в фокусе линзы. За счёт этого и происходит многократное увеличение. Но представьте, чтобы разглядеть новую область объекта по его глубине, сейчас двигают подставку с самим объектом. Это снижает качество исследования и занимает время. Мы предложили перемещать саму фотонную струю с помощью двух металлических экранов — тонких пластин из алюминия», — так описал суть новшества Олег Минин, профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ, руководитель проекта.
Уточняя, что эксперименты проводились не со сферой, а с кубом из диэлектрического полимера размером всего четыре микрометра, учёные заверяют, что полученные результаты применимы и к сфере.
«Пластины размещались по бокам куба. При перемещении этих металлических экранов смещалась и фотонная струя. При этом мы зафиксировали, что длина и ширина генерируемых фотонных струй уменьшились почти вдвое при наличии экрана, что в перспективе позволит в процессе работы микроскопа изменять как его разрешение, так и положение фокуса. А разрешение фотонной струи увеличилось в 1,2 раза. Кроме того, меняя ширину пластин, можно динамически изменять фокусное расстояние струи, то есть проводить сканирование областью фокусировки по глубине, рассматривать объекты в третьем измерении», — пояснил учёный.
К достоинствам нового решения относится возможность автоматизации перемещения экранов и низкая стоимость. Второй фактор позволяет использовать диэлектрические кубики для получения эффекта фотонной струи не только в микроскопах, но и в современных оптических интегральных схемах, оптических переключателях, литографическом оборудовании и т.п.