Терагерцовый микроскоп на основе эффекта твердотельной иммерсии для визуализации биологических тканей

Предложен новый метод терагерцовой (ТГц) микроскопии для визуализации биологических тканей с субволновым пространственным разрешением. Он позволяет преодолеть дифракционный предел Аббе, обеспечивая субволновое разрешение за счет эффекта твердотельной иммерсии – сужения каустики электромагнитного пучка при его фокусировке в свободном пространстве на небольшом расстоянии (меньше длины волны) позади среды с высоким показателем преломления. Разработана экспериментальная установка, реализующая предложенный метод и использующая лампу обратной волны и ячейку Голея в качестве источника и детектора ТГц излучения. В данной установке для реализации эффекта твердотельной иммерсии излучение фокусируется позади кремниевой полусферы. Экспериментально продемонстрировано рекордно высокое пространственное разрешение для оптических систем на основе эффекта твердотельной иммерсии – 0.15$\lambda$ (измерения проводились на длине волны $\lambda$ = 500 $\mu$m для границы перехода металл-воздух в качестве тестового объекта). Микроскопия на основе эффекта твердотельной иммерсии не предполагает применение диафрагм или других видов ближнепольных зондов для достижения субволнового разрешения и соответственно исключает связанные с отмеченными элементами энергетические потери. Метод был применен для визуализации мягких тканей, что позволило продемонстрировать его перспективность для биологии и медицины.