聚苯乙烯微球的表面等离子体共振图像处理与分析

吴静宁; 刘紫威; 杨博; 蔡宸; 祁志美

doi:10.37188/CJLCD.2022-0057

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

聚苯乙烯微球的表面等离子体共振图像处理与分析

图像处理 | 更新时间：2022-12-07

- 聚苯乙烯微球的表面等离子体共振图像处理与分析
- Processing and analysis of surface plasmon resonance image of polystyrene microspheres
- 液晶与显示 2022年37卷第9期页码：1174-1181
- 作者机构：
  
  1.中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室，北京 100190
  2.中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
  3.中国科学院大学光电学院，北京 100049
- 作者简介：
  
  [ "吴静宁（1996—），女，福建福州人，硕士研究生，2019年于北京科技大学获得学士学位，主要从事表面电磁模式共振成像传感器与系统的研究。E-mail：wujingning19@mails.ucas.edu.cn" ]
  [ "祁志美（1967—），男，内蒙古丰镇人，博士，研究员，2001年于日本横滨国立大学获得博士学位，主要从事环境监测光波导传感材料、器件及系统，高光谱表面电磁模式共振成像传感技术，光MEMS麦克风与声定位微系统方面的研究。E-mail：zhimei-qi@mail.ie.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(62121003;61931018;61871365)
- DOI：10.37188/CJLCD.2022-0057
  中图分类号： TH744;TP391
- 收稿日期：2022-02-16，
  
  修回日期：2022-03-09，
  
  纸质出版日期：2022-09-05
- 稿件说明：
移动端阅览
吴静宁, 刘紫威, 杨博, 等. 聚苯乙烯微球的表面等离子体共振图像处理与分析[J]. 液晶与显示, 2022,37(9):1174-1181.

WU Jing-ning, LIU Zi-wei, YANG Bo, et al. Processing and analysis of surface plasmon resonance image of polystyrene microspheres[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2022, 37(9): 1174-1181.
吴静宁, 刘紫威, 杨博, 等. 聚苯乙烯微球的表面等离子体共振图像处理与分析[J]. 液晶与显示, 2022,37(9):1174-1181. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0057.

WU Jing-ning, LIU Zi-wei, YANG Bo, et al. Processing and analysis of surface plasmon resonance image of polystyrene microspheres[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2022, 37(9): 1174-1181. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0057.

摘要

使用高光谱SPRi传感器对聚苯乙烯微球进行SPR显微成像，并对不同偏振条件下采集的高光谱SPR图像数据进行了处理，有效削弱了SPR高光谱图像中固有污点的对比度，使得聚苯乙烯微球样品的位置与轮廓更加清晰。处理后的单像素SPR光谱变得平滑，降低了光源光谱本身特性以及随机噪声对SPR共振信息提取的影响。对比聚苯乙烯微球的SPR图像与反射式明场显微图像，发现二者存在明显区别，主要是由于消逝场穿透深度的限制。结果表明，相较于反射式明场显微图像，SPR图像可以明显反映出消逝场内微粒与金属表面的接触情况，但无法量化超出消逝场穿透深度的物体的真实尺寸。

Abstract

The hyperspectral SPRi sensor was used to perform microscopic analysis of polystyrene microspheres， and the hyperspectral SPR data collected under different polarization conditions were processed， resulting in effective suppression of the contrast of inherent stains in the SPR hyperspectral images and making the position and outline of the polystyrene microsphere sample clearer. The processed SPR spectra become smooth， reducing the influence of the spectral characteristics of the light source and random noise on the SPR resonance information extraction. By comparing the SPR image of polystyrene microspheres with the reflection bright field microscopic image， it is found that there are obvious differences between the two images. The main reason is the limitation of the penetration depth of the evanescent field. The results show that SPR images can clearly reflect the contact between particles and metal surfaces in the evanescent field， but cannot quantify the true size of objects beyond the penetration depth of the evanescent field compared with reflection bright field microscopy images.

关键词

Keywords

references

KRETSCHMANN E ， RAETHER H . Notizen： radiative decay of non radiative surface plasmons excited by light ［J］. Zeitschrift Für Naturforschung A ， 1968 ， 23 （ 12 ）： 2135 - 2136 . doi: 10.1515/zna-1968-1247 http://dx.doi.org/10.1515/zna-1968-1247

YEATMAN E ， ASH E A . Surface plasmon microscopy ［J］. Electronics Letters ， 1987 ， 23 （ 20 ）： 1091 - 1092 . doi: 10.1049/el:19870762 http://dx.doi.org/10.1049/el:19870762

HICKEL W ， KAMP D ， KNOLL W . Surface-plasmon microscopy ［J］. Nature ， 1989 ， 339 （ 6221 ）： 186 . doi: 10.1038/339186a0 http://dx.doi.org/10.1038/339186a0

GIEBEL K F ， BECHINGER C ， HERMINGHAUS S ， et al . Imaging of cell/substrate contacts of living cells with surface Plasmon resonance microscopy ［J］. Biophysical Journal ， 1999 ， 76 （ 1 ）： 509 - 516 . doi: 10.1016/s0006-3495(99)77219-x http://dx.doi.org/10.1016/s0006-3495(99)77219-x

LAPLATINE L ， LEROY L ， CALEMCZUK R ， et al . Spatial resolution in prism-based surface plasmon resonance microscopy ［J］. Optics Express ， 2014 ， 22 （ 19 ）： 22771 - 22785 . doi: 10.1364/oe.22.022771 http://dx.doi.org/10.1364/oe.22.022771

AHANGAR S B ， KONDURU V ， ALLEN J S ， et al . Development of automated angle-scanning， high-speed surface plasmon resonance imaging and SPRi visualization for the study of dropwise condensation ［J］. Experiments in Fluids ， 2020 ， 61 （ 1 ）： 12 . doi: 10.1007/s00348-019-2844-9 http://dx.doi.org/10.1007/s00348-019-2844-9

KANO H ， KNOLL W . Locally excited surface-plasmon-polaritons for thickness measurement of LBK films ［J］. Optics Communications ， 1998 ， 153 （ 4/6 ）： 235 - 239 . doi: 10.1016/s0030-4018(98)00240-5 http://dx.doi.org/10.1016/s0030-4018(98)00240-5

SOMEKH M G ， LIU S G ， VELINOV T S ， et al . High-resolution scanning surface-plasmon microscopy ［J］. Applied Optics ， 2000 ， 39 （ 34 ）： 6279 - 6287 . doi: 10.1364/ao.39.006279 http://dx.doi.org/10.1364/ao.39.006279

KANO H ， KNOLL W . A scanning microscope employing localized surface-plasmon-polaritons as a sensing probe ［J］. Optics Communications ， 2000 ， 182 （ 1/3 ）： 11 - 15 . doi: 10.1016/s0030-4018(00)00794-x http://dx.doi.org/10.1016/s0030-4018(00)00794-x

DE BRUIJN H E ， KOOYMAN R P ， GREVE J . Surface plasmon resonance microscopy： improvement of the resolution by rotation of the object ［J］. Applied Optics ， 1993 ， 32 （ 13 ）： 2426 - 2430 . doi: 10.1364/ao.32.002426 http://dx.doi.org/10.1364/ao.32.002426

TANAKA T ， YAMAMOTO S . Laser-scanning surface plasmon polariton resonance microscopy with multiple photodetectors ［J］. Applied Optics ， 2003 ， 42 （ 19 ）： 4002 - 4007 . doi: 10.1364/ao.42.004002 http://dx.doi.org/10.1364/ao.42.004002

SON T ， LEE C ， MOON G ， et al . Enhanced surface plasmon microscopy based on multi-channel spatial light switching for label-free neuronal imaging ［J］. Biosensors and Bioelectronics ， 2019 ， 146 ： 111738 . doi: 10.1016/j.bios.2019.111738 http://dx.doi.org/10.1016/j.bios.2019.111738

SUN X Q ， LIU H Y ， YAN Y ， et al . Imaging to single virus by using surface plasmon polariton scattering ［C］// Proceedings of SPIE 10244， International Conference on Optoelectronics and Microelectronics Technology and Application . Shanghai， China ： SPIE ， 2017 ： 1024425 . doi: 10.1117/12.2264434 http://dx.doi.org/10.1117/12.2264434

SUN X Q ， LIU H Y ， JIANG L W ， et al . Detecting a single nanoparticle by imaging the localized enhancement and interference of surface plasmon polaritons ［J］. Optics Letters ， 2019 ， 44 （ 23 ）： 5707 - 5710 . doi: 10.1364/ol.44.005707 http://dx.doi.org/10.1364/ol.44.005707

YU H ， SHAN X N ， WANG S P ， et al . Plasmonic imaging and detection of single DNA molecules ［J］. ACS Nano ， 2014 ， 8 （ 4 ）： 3427 - 3433 . doi: 10.1021/nn4062885 http://dx.doi.org/10.1021/nn4062885

ZHANG P F ， MA G Z ， DONG W ， et al . Plasmonic scattering imaging of single proteins and binding kinetics ［J］. Nature Methods ， 2020 ， 17 （ 10 ）： 1010 - 1017 . doi: 10.1038/s41592-020-0947-0 http://dx.doi.org/10.1038/s41592-020-0947-0

PETERSON A W ， HALTER M ， PLANT A L ， et al . Surface plasmon resonance microscopy： achieving a quantitative optical response ［J］. Review of Scientific Instruments ， 2016 ， 87 （ 9 ）： 093703 . doi: 10.1063/1.4962034 http://dx.doi.org/10.1063/1.4962034

ZYBIN A ， KURITSYN Y A ， GUREVICH E L ， et al . Real-time detection of single immobilized nanoparticles by surface plasmon resonance imaging ［J］. Plasmonics ， 2010 ， 5 （ 1 ）： 31 - 35 . doi: 10.1007/s11468-009-9111-5 http://dx.doi.org/10.1007/s11468-009-9111-5

SERRANO D ， SEEGER S . Supercritical angle Raman microscopy： a surface-sensitive nanoscale technique without field enhancement ［J］. Light： Science & Applications ， 2017 ， 6 （ 10 ）： e17066 . doi: 10.1038/lsa.2017.66 http://dx.doi.org/10.1038/lsa.2017.66

HOMOLA J ， YEE S S ， GAUGLITZ G . Surface plasmon resonance sensors： review ［J］. Sensors and Actuators B： Chemical ， 1999 ， 54 （ 1/2 ）： 3 - 15 . doi: 10.1016/s0925-4005(98)00321-9 http://dx.doi.org/10.1016/s0925-4005(98)00321-9

浏览量

441

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

TFT-LCD表面Mura缺陷的AOI检测研究进展

基于OpenCV的双波长光纤导引光在高精度装调上的应用

基于FPGA的分段近似双边滤波算法设计与实现

基于改进YOLOv7的小目标焊点缺陷检测算法