eng
Выпуск #3/2018
А.Шеппард
Микросферный объектив – новое слово в оптической наноскопии
Микросферный объектив – новое слово в оптической наноскопии
Просмотры: 2720
Летом 2017 года в Манчестере (Великобритания) состоялась презентация оптического микроскопа с нанометровым разрешением (наноскопа) NANOPSIS M, разработанного компанией LIG Nanowise – стартапом, который основан сотрудниками Манчестерского университета. Осенью наноскоп демонстрировался на выставке SEMICON Europa 2017, где на вопросы нашего журнала любезно ответил коммерческий директор проекта Алекс Шеппард.
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.83.3.202.204
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.83.3.202.204
Господин Шеппард, каковы причины и предпосылки разработки наноскопа NANOPSIS M?
Научным центрам и производственным компаниям, специализирующимся в области нанотехнологий, необходим инструмент, который бы обеспечивал разрешение менее 100–200 нм, был прост и дешев в эксплуатации, работал с высокой скоростью и не требовал высоких инвестиций. Ранее ни один из методов микроскопии не соответствовал всему комплексу перечисленных требований, поэтому появилась идея создать такой прибор, взяв за основу традиционный широкопольный оптический микроскоп. При этом ключевой задачей было решение проблемы дифракционного предела, ограничивающего разрешение. В 2011 году основатели LIG-Nanowise профессор Манчестерского университета Лин Ли и д-р Вэй Го разработали метод, положивший начало применению микросфер для повышения разрешения оптической микроскопии. В 2013 году они с соавторами опубликовали статью, в которой предложили метод оптической наноскопии с применением помещенных в воду микросфер SMON (submerged microsphere optical nanoscope). В этом методе прозрачные микросферы, расположенные между образцом и объективом микроскопа, служат оптическим усилителем и позволяют преодолеть дифракционный предел объектива, увеличив разрешение в несколько раз. Метод SMON был реализован только в экспериментальных лабораторных исследованиях, но с использованием его принципов мы разработали оптический объектив SMAL (Super Resolution Microsphere Amplifying Lens), в котором применены микросферы диаметром 40–100 мкм. SMAL обеспечивает 400-кратное увеличение и имеет эквивалентную апертуру 5,49, поэтому разрешение изображений может достигать 50 нм. Расстояние от объектива до поверхности образца при измерениях составляет 1–2 мкм.
Какие еще решения использованы в наноскопе NANOPSIS M?
Наноскоп предназначен для бесконтактных оптических измерений с получением цветного изображения исследуемого участка образца. Измерения выполняются в нейтральном белом свете от светодиодного источника. Фотоприемник – 8,8-мегапиксельная CMOS-камера с разрешением 4 096 Ч 2 160. Образец размещается на трехкоординатном предметном столике, который позиционируется с точностью 1 нм. Максимальный размер области сканирования составляет 200 Ч 200 мкм. Программное обеспечение выполняет автоматическую коррекцию аберраций и сшивку изображений. В зависимости от решаемых задач используется объектив SMAL или обычный оптический объектив.
На какие области применения ориентирована актуальная версия прибора?
NANOPSIS M – прибор для исследования образцов в материаловедении, микроэлектронике и других областях науки и отраслях промышленности, где необходим неразрушающий контроль микро- и наноразмерных структур. Ключевыми преимуществами наноскопа являются низкая стоимость по сравнению с другими приборами с подобным уровнем разрешения, простота использования и обслуживания, а также высокая скорость измерений.
Каковы перспективы развития наноскопа?
Пока мы делаем только первые шаги на пути коммерциализации технологии микросферной оптики. Уверен, что она имеет отличные перспективы, и мы сможем рассчитывать на поддержку инвесторов и сотрудничество с крупными производителями измерительной техники. В 2018 году будут выполнены первые установки приборов NANOPSIS M. В дальнейших планах – создание наноскопа для работы с биологическими объектами. Также будем развивать работу с иностранными заказчиками, в частности, в России нас уже эксклюзивно представляет компания "Техноинфо".
Интервью: Дмитрий Гудилин
Научным центрам и производственным компаниям, специализирующимся в области нанотехнологий, необходим инструмент, который бы обеспечивал разрешение менее 100–200 нм, был прост и дешев в эксплуатации, работал с высокой скоростью и не требовал высоких инвестиций. Ранее ни один из методов микроскопии не соответствовал всему комплексу перечисленных требований, поэтому появилась идея создать такой прибор, взяв за основу традиционный широкопольный оптический микроскоп. При этом ключевой задачей было решение проблемы дифракционного предела, ограничивающего разрешение. В 2011 году основатели LIG-Nanowise профессор Манчестерского университета Лин Ли и д-р Вэй Го разработали метод, положивший начало применению микросфер для повышения разрешения оптической микроскопии. В 2013 году они с соавторами опубликовали статью, в которой предложили метод оптической наноскопии с применением помещенных в воду микросфер SMON (submerged microsphere optical nanoscope). В этом методе прозрачные микросферы, расположенные между образцом и объективом микроскопа, служат оптическим усилителем и позволяют преодолеть дифракционный предел объектива, увеличив разрешение в несколько раз. Метод SMON был реализован только в экспериментальных лабораторных исследованиях, но с использованием его принципов мы разработали оптический объектив SMAL (Super Resolution Microsphere Amplifying Lens), в котором применены микросферы диаметром 40–100 мкм. SMAL обеспечивает 400-кратное увеличение и имеет эквивалентную апертуру 5,49, поэтому разрешение изображений может достигать 50 нм. Расстояние от объектива до поверхности образца при измерениях составляет 1–2 мкм.
Какие еще решения использованы в наноскопе NANOPSIS M?
Наноскоп предназначен для бесконтактных оптических измерений с получением цветного изображения исследуемого участка образца. Измерения выполняются в нейтральном белом свете от светодиодного источника. Фотоприемник – 8,8-мегапиксельная CMOS-камера с разрешением 4 096 Ч 2 160. Образец размещается на трехкоординатном предметном столике, который позиционируется с точностью 1 нм. Максимальный размер области сканирования составляет 200 Ч 200 мкм. Программное обеспечение выполняет автоматическую коррекцию аберраций и сшивку изображений. В зависимости от решаемых задач используется объектив SMAL или обычный оптический объектив.
На какие области применения ориентирована актуальная версия прибора?
NANOPSIS M – прибор для исследования образцов в материаловедении, микроэлектронике и других областях науки и отраслях промышленности, где необходим неразрушающий контроль микро- и наноразмерных структур. Ключевыми преимуществами наноскопа являются низкая стоимость по сравнению с другими приборами с подобным уровнем разрешения, простота использования и обслуживания, а также высокая скорость измерений.
Каковы перспективы развития наноскопа?
Пока мы делаем только первые шаги на пути коммерциализации технологии микросферной оптики. Уверен, что она имеет отличные перспективы, и мы сможем рассчитывать на поддержку инвесторов и сотрудничество с крупными производителями измерительной техники. В 2018 году будут выполнены первые установки приборов NANOPSIS M. В дальнейших планах – создание наноскопа для работы с биологическими объектами. Также будем развивать работу с иностранными заказчиками, в частности, в России нас уже эксклюзивно представляет компания "Техноинфо".
Интервью: Дмитрий Гудилин
Отзывы читателей
