利用量子超分辨率显微镜和图像扫描显微镜（ISM）克服衍射极限

         远场光学显微镜的分辨率受阿贝衍射极限的制约，其极限分辨率约为可见波长的一半，阻碍了远场光学显微镜在超小尺度的生命科学研究中的应用。随着探测技术的持续快速发展，利用量子超分辨率显微镜和图像扫描显微镜（ISM）来克服衍射极限，从而实现超小尺度显微，逐渐成为研究热点。量子光学原理超越了光学显微镜中灵敏度和分辨率的经典局限性，原则上，基于量子光学原理的量子协议可以在不牺牲经典信息的情况下添加新信息，因此具有超分辨率增强的潜力。
         但是对生物样品进行成像仍然具有挑战性。这些挑战主要来自于测量的固有弱信号和光量子态的脆弱性。图像扫描显微镜则是超分辨率系列的最新成员，可在不降低信号电平的情况下生成稳健的分辨率增强。在ISM中，探测器阵列中的每个像素在共焦激光扫描显微镜（CLSM）中充当小针孔，记录的图像的分辨率是衍射极限的两倍。因此，可以构建超分辨图像而不降低收集的信号电平。

      来自以色列Weizmann科学研究所的D.Oron教授及其研究团队报道了一种新的超分辨方案：量子图像扫描显微镜（Q-ISM）。利用ISM架构中量子相关的测量。在共焦扫描期间，探测器阵列中的每对探测器使用光子相关产生清晰图像。这些图像合并在一起，分别超过了ISM和光子相关测量的分辨率。相比较图像扫描显微镜，分辨率提高两倍，超过衍射极限四倍。通过违反经典光和均匀照明假设，并基于量子光学中的光子反聚束效应，他们获得了用荧光量子点染色的生物样品的超分辨光学图像。
     传统光学显微镜（即远场光学显微镜）是显微镜家族中年代最久远的成员，它曾是观测微小结构的唯一手段。传统光学显微镜由光学透镜组成，利用折射率变化和透镜的曲率变化，将被观察的物体放大，来获得其细节信息。然而，光的衍射极限限制了光学显微镜分辨力的进一步提高。由瑞利分辨力极限可知，光学显微镜的放大倍数是不能任意增大的。瑞利判据建立在传播波的假设下，如果能够探测携带物体细节信息的倏逝波，就能规避瑞利判据，突破衍射极限的限制。
      新型的近场光学显微镜的出现，使人们的视野拓宽到波长的十分之一以下，即纳米尺度。在近场光学显微镜中，采用孔径远小于光波长的探针代替光学镜头。当把这样的亚波长探针放置在距离物体表面一个波长以内，即近场区域时，通过探测束缚在物体表面的非辐射场，可以探测到丰富的亚微米光学信息。

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