技术领域

本发明涉及使用光学部件和偏振光观察系统观察和分析纳米级 特征。

                        背景技术

现有技术中公知制备具有满足特定条件的折射率层的样品支承 板的技术，例如在专利FR2818376和FR2841339中所提供的技术。

现有技术中还公知描述了通过分析薄层的折射来观测纳米级厚 度差异的设备的专利US5631171。

这些各种各样的方法对于要观察的每种样品都需要设计和制备 特定的基板，并且不能进行待定样品或者那些具有可变特性的样品的 研究。

                        发明内容

本发明旨在通过提供可以通过观察它们的光学和物理学特性而 广泛地应用于研究某些特性是未知的样品的解决方法来克服这些缺 点。

本发明根据其最一般的含义涉及用于观察样品的光学部件，其包 括基底和至少一层预定厚度的复合折射率层(complex index layer)，将 该层设计成当在偏振消光条件下通过在法向入射周围会聚的非相干 光反射来观察它时，对光路变化、起伏(reliefs)、纳米级厚度和直径 表现出高的强度或色彩反差(contrast)，其特征在于上折射率层具有特 定表面性质，使之对样品的至少一个特征提供选择性亲和力(affinity)。

所述光学性质是上折射率层的天然性质或者通过折射率层的物 理、化学、物理化学、生物化学或者生物学修饰来获得。

因此，我们必须考虑预先存在的上折射率层和在大多数情况中构 成附加层的随后的功能修饰。在表面的功能修饰后，初始的堆叠被设 计成光学有效的和/或为了所需的光学情况而源于预堆叠和功能层的 结合。

在本发明中，“样品”应理解为指某些特性未知并且由非常细微 的(纳米级)光路变化发现的物体，其侧向延伸也是非常细微的(纳米 级)，形容词“纳米级的”意指可以在纳米级合理地测量出这些长度。 在本发明的意义中，“光学部件”应理解为指基底和具有亲和力变化 的至少一层预定厚度的复合折射率层的联合。

“亲和力”被理解为指部件的表面与具有预定和已知的物理、化 学或生物学特性的外部试剂的结合能力。

在本发明的意义中，“亲和力变化”被理解为指表面具有相应于 非恒定物理、化学或生物学特性的亲和区的事实。

在本发明的意义中，“亲和区”被理解为指具有与周围区域的亲 和力不同的特定亲和力的表面区域。

根据本发明的光学部件使其可以从光学观察得出与包含样品的 光学部件的全部或部分表面的亲和力相应的特性。

有利地：

-在微分干涉对比(differential interference contrast)下观察所述 样品，

-所述表面性质具有根据部件表面上的坐标改变的亲和力特 性。

-所述部件的光学特性根据部件表面上正考虑的区域坐标而改 变。

-所述部件光学特性的变化和表面性质的变化是相关的。

-所述变化沿着光学部件的至少一个方向形成梯度。

-所述变化是突然的，因而在表面上(例如在生物芯片、人工鼻、 亲水/疏水边界或者一般地说表面图案的情况中)清楚地划出单独的畴 界。

-所述变化构成均匀的表面铺设。

-所述变化构成矩阵网络。

-所述部件具有使之能识别并定位特定区域的可见标记。

根据本发明，所述表面性质具有与非恒定物理、化学或生物学特 性相应的亲和力性质。这些亲和力性质可以包括表面能、表面电荷、 表面极化度、特性孔隙度、物理亲和力、物理化学亲和力、俘获和/ 或识别位、液膜、溶液的存在、磁性试剂、结构、化学反应池、选择 性分子肼、亲水/疏水图案、毫米、微米、纳米级图案。

根据本发明特定的实施方案，所述表面性质：

-是上折射率层的天然性质，

-通过部件与折射率层表面借助共价化学接枝发生化学反应或 者通过所有荷电分子或大分子对象如聚电解质、电解质、蛋白质、树 枝状聚合物的静电接枝，而在一个或以上步骤中获得所述表面性质，

-通过折射率层的物理修饰，例如施用成束颗粒或者电磁波束； 机械、声学、热、电或磁作用；腐蚀；选择性沉积；等离子体处理； 金属化；压力变化；施用液体喷射；沉积墨水、烟尘(fume)、粉末、 液态形式的层；固体接触获得，

-通过在气相、液相或固相中对折射率层的物理-化学修饰，例 如充气(inflation)、放气(deflation)、溶解、聚合、吸附、润湿、毛细 现象、冷凝、静电效应、蒸发、结晶、沉积、电沉积、电化学、电聚 合、分层、自组装、浸涂、旋涂、微接触印刷、Langmuir-Blodgett 转移，通过组合这些修饰在一个或以上步骤中获得，

-包括温度变化或者源于施加到样品上的温度变化，

-包括或源于借助相邻光束的照明，

-包括压力变化或者源于施加到样品上的压力变化，

-表面化学特性、表面组成、表面粗糙度、表面高度、反射系 数、表面势(例如电磁、静电、ζ电势、电荷密度、可变静电电荷价)、 液体静压、渗透压、线性或非线性极化率(susceptibility)(极化度、光 吸收系数、磁化率、磁导率、介电系数、拉曼极化率、旋光本领、热 传导、电导、光学指数等)、流密度(电、热、离子、水动力等)的变化， 或者包括这些性质中任一个的各向异性，

-对于所有或者部分观察通过对样品施加外场(包括热、发光、 电、磁、电磁、水动力场、空气动力场)和暴露于射束或特定环境下 来获得，

-通过如下方法添加生物活性层或者对折射率层或在折射率层 上进行生物或生物化学修饰来获得所述表面性质：使用吸附固定，接 枝或沉积单层、双层或多层形式的膜结构、纯的或者装入膜对象固定； 破裂细胞膜的囊或脂质体；固定生物大分子；直接固定蛋白质或者接 枝膜amphipol-蛋白质络合物；固定配体；固定抗体或抗原；固定细 胞；细胞溶解或者细胞粘附；固定源于细胞破坏的细胞组分；全部以 填塞状态固定染色质和染色体；直接固定染色体；固定DNA或RNA； 分子梳或接枝或培养；固定病毒或细菌；固定抗病毒剂或抗菌剂；固 定膜受体或先前固定的双层；固定多糖；固定细胞骨架或元素；固定 微管、微管蛋白或者肌球蛋白；固定植物细胞纤维、固定壳多糖、固 定壳聚糖纤维、纤维素纤维以及这些不同固定方法的任意组合，

-通过沉积一层生物活性聚合物，如polyoside、多熔素、聚吡 咯、聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇来获得，

-通过各种物理、化学、物理化学、生物化学、生物学操作的 任意组合来获得，

-赋予分子间相互作用的选择性性质，其能够选择性地和/或优 选地固定和/或识别所关心的对象或预定的对象，例如蛋白质类、肽 类、氨基酸类、抗体类、抗原类、医药类、多糖类、类脂类、脂质体 类、囊泡类、毒素类、代谢产物、合成分子、芳香族分子、纤维类、 纤丝类、DNA分子、RNA分子、染色体、细胞类、细胞提取物、细 菌、病毒、生物芯片的柱形突起(plots d’une biopuce)、所述柱形突起 的真和假杂交体、所述柱形突起的环境，所述环境的真和假杂交体 (vrais et faux hybrids de cet environment)、胶束结构、显微操纵组分、 微流体组分、有机络合物、无机络合物、有机-无机络合物、变形虫、 荧光标记物、立体标记物、聚集体、团簇(cluster)、冷凝物、冷凝液 滴、胶体、胶体颗粒、金属络合物、污染剂、粉末、烟尘、气体、石 棉纤维、纳米管、纳米线、纳米颗粒、树枝状高分子、量子点、粘土、 叶(feuillets)、有机物蒸气、沸石、盐、带电颗粒、对离子、溶液、表 面活性剂、催化剂、化学反应残留物、沉淀、晶体，特别是两维晶体、 蛋白质晶体和两维蛋白质晶体、脂类晶体(cristaux de lipides)、无机晶 体、脂肪晶体、糖晶体、高分子晶体、盐晶体或者这些不同对象的任 意组合，

根据本发明的另一个实施方案，所述部件与观察样品的联合构成 与使用如下技术示踪样品相结合的一种选择或元件：所述技术如放射 性标记、光谱学、拉曼光谱学、红外线、紫外线或者可见光谱学、荧 光、酶标记、质谱学、压电检波器、测量电流的检波器、表面声波检 波器、表面等离子体振子共振、轮廓测定法、扫描探针显微术、原子 力显微术、椭圆偏光法。

根据本发明的其它实施方案：

-将光学部件固定到陪替氏培养皿的底部上，

-所述基底构成陪替氏培养皿的底部，

本发明还涉及使用根据前述权利要求至少一项的光学部件的样 品分析方法，其特征在于该方法包括：至少一个使要研究的样品与所 述部件的选择性亲和力表面接触的步骤；以及至少一个用包含在法向 入射周围会聚的非相干光源的设备以及允许在偏振光下和消光条件 下观察样品的系统，直接、实时观察如此制备的部件的步骤；并且任 选地包括存储如此观察的图像的步骤。

根据优选的实施方案：

-所述方法包括由沿着有用的光路放在所述光学部件任一侧上 的交叉偏振器和检偏振器组成的系统，

-所述设备包括例如Wollaston双棱镜或Nomarski装置的偏振 分离装置并且在微分干涉对比下观察样品，

-所述装置包括多色、单色、可见、部分可见或不可见光源。

根据本发明方法的具体实施方案，其包括：

-使用部件上可见的标记物识别图像特定区域的步骤，

-沿着表面根据时间和/或位置分析图像颜色和/或强度并且将 这些值与预定值比较的步骤，

-分析图像特征、根据亮度的阈值和/或根据沿表面的位置对超 过所述亮度阈值的元件的位置和强度的测量过滤图像。

根据其它变通方案(variations)：

-它包括对于光谱中存在的所有波长根据图像每个点或部分分 析波长强度曲线，因此所用设备必须包含分光计，

-它包括单色图像的强度或者彩色图像的过滤或者单色投影，

-所述方法包括在相同的观察条件下与那些特征已知的参考样 品比较沿着表面根据时间和/或位置的图像颜色和/或强度，

-通过蒸发样品建立全部或部分接触，

-通过在液相中浸泡和汽提建立全部或部分接触，

-通过漂洗、培养或干燥中至少一个步骤建立接触，

-通过固体接触，例如接触印刷建立全部或部分接触，

-所述方法包括一个或多个制备样品的步骤和/或培养步骤和/ 或浸泡步骤和/或漂洗步骤和/或干燥步骤，接着是干观察步骤，

-在浸泡中进行观察，并且所述分析包括在每个时间点处提取 强度和信号变化，

-建立接触和观察是同时的，

-接触的建立是溶液与部件的杂交或吸附或化学反应，并且其 机理能够通过布朗扩散或对流控制，也就是说是通过水动力学流或者 可以是电、磁、热、发光等的外场引起的溶液向表面或者沿着表面的 既定移动。

有利地，所述方法包括通过使用立体标记物代替荧光标记物检测 和/或识别和/或分析的步骤，随后将所述标记物连接到能够提供识别 功能的对象上。因此这就导致两个选择性的元件：能够使之捕获某些 东西的部件表面和能够揭示或识别所捕获物的与该标记物连接的元 件。这些立体标记物具有小于100纳米，并且优选小于50纳米，优 选小于10纳米并且优选小于5纳米的直径。根据本发明的方法可以 使用比其它技术更小的立体标记物。这些立体标记物的特性是任意 的。这些立体标记物又具备识别位并且可以用来以直接或间接的方式 分析表面上的未知样品。

根据本发明的另一个实施方案，所述部件与观察样品的联合构成 与使用如下技术示踪样品相联系的一种选择或元件：所述技术如放射 性标记、光谱学、拉曼光谱学、红外线、紫外线或者可见光谱学、荧 光、酶标记、质谱学、压电检波器、测量电流的检波器、表面声波检 波器、表面等离子体振子共振、轮廓测定法、扫描探针显微术、原子 力显微术、椭圆偏光法。

根据第二个变通方案，对于使用较大的立体标记物或者那些具有 强加特性的样品的示踪，所述部件与观察样品的联合构成一种选择。

根据另一个变通方案，对于使用较大的立体标记物的样品的示 踪，包含立体标记物的靶和所观察样品的相互作用构成一种选择。

根据本发明的具体实施方案，所述方法包括：

-选择性地和/或优选地固定和/或识别所关心的对象或预定的 对象，例如蛋白质类、肽类、氨基酸类、抗体类、抗原类、医药类、 多糖类、类脂类、脂质体类、囊泡类、毒素类、代谢产物、合成分子、 芳香族分子、纤维类、纤丝类、DNA分子、RNA分子、染色体、细 胞类、细胞提取物、细菌、病毒、生物芯片的柱形突起(studs)、所述 柱形突起的真和假杂交体、所述柱形突起的环境，所述环境的真和假 杂交体、胶束结构、显微操纵组分、微流体组分、有机络合物、无机 络合物、有机-无机络合物、变形虫、荧光标记物、立体标记物、聚 集体、团簇、冷凝物、冷凝液滴、胶体、胶体颗粒、金属络合物、污 染剂、粉末、烟尘、气体、石棉纤维、纳米管、纳米线、纳米颗粒、 树枝状高分子、量子点、粘土、叶、有机物蒸气、沸石(zeoliths)、盐、 带电颗粒、对离子、溶液、表面活性剂、催化剂、化学反应残留物、 沉淀、晶体，特别是两维晶体、蛋白质晶体和两维蛋白质晶体、脂类 晶体、无机晶体、脂肪晶体、糖晶体、高分子晶体、盐晶体或者这些 不同对象的任意组合，

-对与放在表面上或其附近的单链或双链DNA分子缔合的任 意类型对象进行光学检测的步骤，

-在属于物理、化学、物理化学或者生物学对象的位置上形成 纳米级或微米级团簇的步骤，接着是检测和/或观察这些结构的步骤。

在此情况下，它涉及其形成与培养、汽提、漂洗和/或干燥过程 有关的盐的团簇(cluster)，或者如下物质的团簇：杂质；或者例如蛋 白质或其它大分子的生物学试剂；或者例如团聚体的物理试剂；或者 例如反应物或反应产物的化学试剂或者杂质；或者诸如沉淀物或混合 物组分的物理化学试剂，优选其被吸收；或者由辅助立体物(d’objets stèriques complèmentaires)组成的靶，所述辅助立体物例如是金属或塑 料、由乳液制成的球、与例如单链或双链DNA分子或抗体或抗原或 蛋白质或共聚物的配体结合的金或硅。

所述形成物理化学团簇的步骤可以是与其蒸气接触自发形成液 滴的步骤。所述形成物理化学团簇的步骤例如是在样品或者部分样 品，例如碳纳米管、DNA分子、生物有机体、染色体或蛋白质的亲 水位置上形成水滴的步骤。

实现根据本发明的方法有几种光学结构：

-沿着光路将包含样品的光学部件放在包含偏振器的第一光学 系统和第二光学系统之间，所述第二光学系统包含放在由所述部件反 射的光束的消光位置处的检偏振器(analyser)，

-沿着光路将包含样品的光学部件放在第一光学系统和第二光 学系统之间，所述第一光学系统包含偏振器和四分之一波长板，所述 第二光学系统包含相同四分之一波长板和检偏振器，

-沿着光路将包含样品的光学部件放在第一光学系统和第二光 学系统之间，所述第一光学系统包含偏振器和例如Wollaston双棱镜 的偏振分离元件，所述第二光学系统包含相同偏振分离元件和检偏振 器，

-沿着光路将包含样品的光学部件放在包含偏振器、双棱镜和 补偿器第一光学系统和包含补偿器、双棱镜和检偏振器的第二光学系 统之间，

-至少一种所述光学系统还包含四分之一波长板，

-所述第二光学系统的检偏振器和所述第一光学系统的偏振器 构成一个部件，

-沿着光路在所述两个光学系统之间的分离，所述分离通过半 反射装置获得，所述分离沿着光路位于所述第一系统的偏振器之后， 或者沿着光路位于所述第一系统的偏振器之前，然后所述检偏振器和 偏振器只形成一个部件，

-所述观察样品的设备包含透镜，

-通过在上表面上反射观察包含样品的光学部件(显微镜正 置)，

-通过在下表面上反射观察包含样品的光学部件(显微镜倒 置)。

本发明最后涉及包括观察装置和含有要分析样品的光学部件的 样品分析系统，其特征在于所述光学部件由基底和至少一层预定厚度 的复合折射率层组成，该层经设计以使得当在偏振消光条件下通过在 法向入射周围会聚的非相干光反射来观察它时，对纳米级厚度表现出 高的强度或色彩反差，所述上折射率层具有特定表面性质，使之对样 品的至少一个特征提供选择性亲和力(affinity)

根据本发明的优选实施方案，该分析系统包括微分干涉对比 (differential interference contrast)装置。

所述观察装置有利地包括：

-多色或单色光源，

-沿着表面根据时间和/或位置分析图像颜色和/或强度并且将 这些值与预定值比较的装置，

-分析图像特征、根据亮度的阈值和/或根据沿表面的位置对超 过所述亮度阈值的元件的位置和强度的测量过滤图像的装置，

-对于光谱中存在的所有波长根据图像每个点或部分分析波长 强度曲线的装置，

-分析单色图像的强度或者彩色图像的过滤或者单色投影的装 置，

-在相同的观察条件下与那些特征已知的参考样品比较沿着表 面根据时间和/或位置的图像颜色和/或强度的装置，

-设计来制备样品的试剂以便将其与选择性亲和力表面接触，

-含有所述偏振器的第一光学系统和含有所述检偏振器的第二 光学系统，

-含有所述偏振器的第一光学系统和含有所述检偏振器的第二 光学系统，每个所述光学系统还包含双棱镜，

-含有所述偏振器的第一光学系统和含有所述检偏振器的第二 光学系统，至少一个所述光学系统还包含补偿器，

-含有所述偏振器的第一光学系统和含有所述检偏振器的第二 光学系统，至少一个所述光学系统还包含λ/4板。

本发明还涉及上述方法的下列应用：

-筛选容易形成晶体的蛋白质、肽、脂质和任何其它分子的晶 体，

-筛选两维晶体而不是只用于正常的三维晶体，

-研究分子间相互作用，

-显微操纵可视对象的技术，

-读取和分析具有DNA、RNA、染色体、蛋白质、抗原、抗体、 细胞、细菌、病毒的生物芯片或其它类型的芯片，

-肽分析，

-研究膜受体的多聚化，

-研究轴突运输和神经递质的释放，

-检测和分析染色体，以使用染色体上颜色或强度的直接可见 带来进行研究或医疗诊断，

-单个DNA分子的分析，

-脂质体的非破坏性试验，

-乳液和/或悬浮液的非破坏性试验，

-纳米管的非破坏性试验，

-烟尘的试验，

-石棉纤维的试验，

-痕量检测，

-腐蚀的控制，

-陆地、空气和水污染的控制，

-测试水质，

-制造气体、液体、颗粒的传感器，

-对固体上的化学接枝、层、沉积纳米级厚度的各个阶段、 Langmuir-Blodgett层的质量控制，

-微电子元件、掩模、微电机械系统(MEMS)、用于微电子和 MEMS结构的载体、记录介质(CD或DVD)、平板筛(d’écrans plate) 的质量控制和制造，

-跟踪使用催化剂通过CVD方法生长的层和纳米管的纳米对象 的生长，

-检查和完善生物相容性的表面，

-膜、组织、细胞提取物的诊断，

-聚合物相互作用的研究和识别，

-双折射、相分离、优先吸附的检测，

-构筑分子元件，

-细菌生长、细胞生长的检测和跟踪，

-控制酶处理的各个步骤，

-控制晶体结构的纳米级生长，

-在敏感相的制造阶段期间和/或使传感器生效过程的开发阶段 期间对传感器敏感层的质量控制，所述传感器是具有DNA、RNA、 染色体、蛋白质、抗原、抗体、细胞、细菌、病毒的生物芯片。

                具体实施方式

参考附图，通过阅读下面提供的本发明实施方案的非限制性实施 例将有助于更好地理解本发明。

              实施例1：通过反射分析的系统概要

图1中所示的分析系统主要包括如下组件：

-包含偏振器(1)的第一光学系统(10)

-包含检偏振器(2)的第二光学系统(20)

-光学部件(30)

-光源(40)

-局部反射部件(80)

-优选地成像透镜(60)

-优选地观察用的目镜(50)

-优选地图像记录装置(70)

其相应于设计来通过反射观察的本发明的第一个实施方案。

将两个光学系统(10，20)布置在光路中光学部件(30)的任一侧上。 它们可以具有共用部分(15)。

在所述实施例中光源是多色光源。但是，这种特征不是限制性的。 光源例如可以是卤素灯、氙灯、汞灯、钠气灯、二极管阵列、白炽灯、 自然光源、放电灯、或者任何其它整个或者部分非相干源。

系统(40)可以包括聚光和/或聚焦光学器件、纤维光学器件、光阑、 或者几个元件(像在Khler照明中的情况)。优选将光源图像聚集到 透镜(60)的后焦平面上。照明优选是强的。

根据偏振器(1)的第一个方向偏振光束(4)。在所选组装的实施例 中，该偏振方向优选与图平面垂直。半透明的镜子(80)将偏振光送到 样品上。

光源的每个点用具有不同方向的平行光束照亮样品。光源与会聚 光束一样宽。在反射离开样品后，光束返回本来位置并且穿过透镜返 回。

一部分该光束透过半透明镜子(80)，穿过光学系统(20)，在本实 施例中还原到与图平面平行布置的检偏振器(2)中。

如果透镜在有限的距离下工作或者如果透镜无限距离工作借助 聚集透镜，最后直接得到样品的实像。该图像最后由用于直接观察的 目镜(未显示)收到或者由照相机(未显示)捕获以便存储。

        实施例2：根据本发明的光学部件概述

图2A描述了本发明使用的光学部件。

光学部件(30)包括基底(31)和三个主要的层：

-在其整个表面具有恒定折射率和厚度特性的第一折射率层 (32)

-具有根据结合应用和亲和力特性配置的折射率和厚度特性的 第二折射率层(33)

-一层或多层选择性亲和力层(34)。

对于大多数应用，所述两层(33，34)具有在光学部件的整个表面上 不恒定的特性。

层(33)的折射率特性和层(34)的亲和力特性的变化是相关的，例 如在部件上形成多个具有预定折射率和亲和力特性对的分区。

这些分区例如形成由具有圆形形状的元件组成的矩阵，每个元件 相应于与那些相邻元件不同的特定的折射率特性和相关的亲和力特 性。

样品在该部件上的光学行为，并且特别是从一个区域到另一个区 域的变化的光学观察使之可以推断出观察样品的物理化学或者生物 信息。

图2B显示了根据本发明的光学部件的各种原型。

实施例3：使用根据本发明的光学部件获得的DNA链的图像。

这些图像显示了双链λ噬菌体DNA分子，其通过在由覆盖有通 过在蒸气相中用六二甲基硅氮烷(HDMS)化学处理修饰的104nm厚 的硅层(折射率层)的硅载体组成的部件上梳理(使用具有调节的pH的 溶液非常慢地摩擦部件表面)获得。部分a显示了用配备了偏振器和 检偏振器的反射投影照明、Apoplan X 100透镜并且在干涉相衬下工 作的光学显微镜(Leica DMRHC)获得并记录的图像。该图像是使用从 未公开的远场光学技术获得的第一个未标记的DNA分子图像。部分 c显示从用作参照技术的原子力显微镜(AFM)扫描重构的相同分子的 图像。

由该装置给出的分子厚度为1.7nm，这与分子的理论直径(为2 nm)密切相符。部分b显示在用AFM研究后使用相同显微镜获得的 相同分子的新图像。由AFM扫描引入的纳米级缺陷画出了可见的方 形。不用前面的光学标记，不能在合理尺寸的样品(大于1平方毫米) 上定位像这个分子一样小的给定对象。

实施例4：用于制备具有膜蛋白的生物芯片的膜蛋白传感器的概述

图4显示了制备具有膜蛋白的生物芯片的应用实例，设计该芯片 用来在空气中观察从而分析混合物。

部件(30)具有硅基底(31)和折射率为1.34的层以及由5nm厚度柱 形凸起(plots)和不规则轮廓组成的选择性亲和力层(34)。

折射率层是二氧化硅气溶胶并且具有102.5nm的厚度和1.34的 折射率。

使用平均F值为30度的透镜进行观察。

将覆盖表面的亲和力层(34)放在可以从高度疏水的自组装单层 (图4B)、亲水膜(图4V)、聚合物垫(图4D)或者接枝到表面上的混合 分子(图4E)形成的折射率层(33)上。柱形凸起具有几十微米的直径。 它们是由5nm厚的膜双层组成的圆盘，每个柱形凸起支载不同的受 体(35)，然后能够选择性淬灭要分析的环境中存在的配体(36)。

在所述实施例中，生物材料由具有设计来检测配体(36)的膜受体 (35)的脂质双层组成。与环境有关，每个柱形凸起捕获它们支载的受 体的互补物种。

每个柱形凸起捕获少量或者非常少量的物体，它们可以是蛋白质 或者肽配对，例如抗体或激素。通过干涉相衬在漂洗后进行读取。每 个捕获的物体(纳米级)在轻微发光的背景上作为发光点显示。可以容 易地计数这些物体。

在本实施方案中，与当前的荧光或椭圆偏光技术相比，根据本发 明的分析方法是特别有利的，因为与使用大得多的光斑产生的、大于 100平方微米的信号的荧光或椭圆偏光技术不同，它在图像一个点处 使用的信号是通过捕获物体周围非常小的表面产生，典型地相应于最 小可观察表面的观察系统的横向分辨率的平方或者明显小于1平方 微米。

因为在每种情况中有用的信号来自于物体并且每种情况中的噪 音或干扰信号来自于最小可观察的区域，当实施根据本发明的分析方 法时信噪比大大提高。

本发明因此可以识别各个捕获的物体，而提到的其它技术为了检 测它们需要存在大量的相同物体。这就构成巨大的优点，因为在某些 环境中寻找的物体是非常稀少的。因此，我们的技术在捕获物体是纳 米尺寸或者附着到纳米尺寸物体上的每种情况中是优选的。

图4F表示在空气中观察的支载的双层。

    实施例5：在浸泡中观察支载的双层的图像

图像5显示在水中观察的支载双层，其通过浸泡并且在与载体 no.15(图2B)干涉相衬中获得。

部件(30)具有硅基底(31)和折射率为1.74的层以及由5nm厚度柱 形凸起和不规则轮廓组成的选择性亲和力层(34)。

        实施例6：DNA芯片：控制和读取

图6显示了将根据本发明的分析系统用于DNA芯片获得的图 像。

部件的表面具有不同亲和力区域的矩阵。每个区域相应于不同的 亲和力层，包括特定的生物材料。布置这种部件与要分析的生物样品 接触。

在该样品和固定到部件各个亲和力区上的生物材料之间发生生 物化学反应。与生物分子相互作用的区域具有过量的纳米级厚度和特 定的光学特性，其中使用根据本发明系统的观察导致可以推断出样品 生物特性的直接显像。

图6A总结了在根据本发明的光学部件上进行的实验。沉积的 DNA分子是具有1000个碱基对长度的PCR产物。通过由Jean Léger 指导的Inserm U533装置完善的保密方法制备并且检测生物芯片。

在点样(spotting)过程结束时，观察载体(SP)发现实际存在斑点。 这种第一次观察证实正确地进行了点样器(spotteur)的工作。图6B显 示点样器错过了一个沉积物(deposit)(第2行，第4列)。

在杂交之前观察使我们可以得知PCR产物的沉积物的质量。图 6C显示在该步骤中可以从缓冲沉积物(depots de tampon)中得知PCR 产物溶液的沉积物。对斑点的快速检查可以保证它们全部具有相同的 外观、相同的尺寸并且它们是均匀的。漂洗过程的不足留下残余，我 们的技术可以检测到并进行质检(制造过程控制)。

借助这些观察还可以了解准备杂交的各种处理的影响。在观察通 过我们的技术探测的寡聚核苷酸沉积物时，用牛血清白蛋白(BSA)饱 和的有用性也受到置疑。通过沉积到表面上，BSA形成2-3nm厚的 层，降低了沉积物和底部之间的高度差。

在杂交后，在各种载体上的相同组内总是观察到相同的沉积物。 因此，所观察的信号来自于杂交步骤。强度和颜色(对比度)是有阈值 的，从而捕获DNA链的柱形凸起、或者正凸起物表现为由亮点覆盖， 而未捕获任何物体的凸起、或者负凸起(négatifs)不再出现(图6D)。

在沉积物的组织化(organisation)后，缓冲沉积物都不产生信号。 因此，观察的信号指明DNA的存在。

由我们的技术观察到的沉积物(图6E)相应于显微镜中(图6F)和 扫描仪下的荧光沉积物。然而，这种荧光是杂交的结果。因此由我们 的技术观察到的也是杂交的结果。

为了发现杂交材料的量，在扫描仪下读出后定量荧光信号。累加 对于Cy3和Cy5的信号。

在表6G中报告了沉积组的结果。以图表(图6H)的形式提供了一 个代表，每个棒形的位置相应于沉积物的位置，棒形高度与荧光信号 水平相关并且它们的颜色与我们的技术检测有关。

在该组沉积物中，总共有72个沉积物，其中45个包含DNA并 且27个只含缓冲液。在第7号情况中，在由部件的选择提供的衬度 设置下，我们的技术没有检测到27个缓冲沉积物(图2B)。这是预料 之中的。通过使用4号部件(图2B)可以获得更高的衬度。

在DNA溶液的36个剩下的点中，我们的技术可以在这种结构 中观察到27个。没有观察到的9个相应于3种不同DNA溶液 R056X01A01、R056X01E05和R056X01M05的3个复制品。

沉积的碎片具有1000pb的标准尺寸，但是这3个溶液包含少量 的碎片：R056X01A01-＞500pb，R056X01E05-＞300pb， R056X01M05-＞500pb。

简言之，使用该部件和这种衬度设置，Sarfus可以用大于600pb 的探针观察杂交，但是在更小的探针下没有杂交。

杂交前后柱形凸起图像(图6I和6J)的比较表现出由于DNA的捕 获引起的它们外观的变化。

图6I表明柱形凸起和其环境之间的差别是非常大的，柱形凸起 和环境的缺陷是明显可见的。因此，这种技术对于检测制造和培养过 程是高度有效的。

图6J，降低其衬度以保证图像充分动态(dynamism)，表明杂交的 柱形凸起与未杂交的柱形凸起的外观是明显不同的，淬灭的DNA导 致过量的厚度并引入附加的粗糙度。

这同时说明了使杂交过程最优化、汽提、漂洗、干燥、使不想要 的吸附最小化的可能性以及通过负的柱形凸起和正的柱形凸起的差 别进行读取的可能性。另外，与确定强度和/或颜色阈值或分析它们 的技术相关，该技术是定量的并且可以评价每个柱形凸起上捕获的 DNA的量。

这种无标记读取芯片的技术与荧光技术相比具有很大的优点，主 要在于所用的信号在源点是有折射力的(réfractive)并因此在光照下是 时间稳定的，而荧光信号则随着光照时间而改变。

该技术还具有与非常高密度的芯片兼容的优点，柱形凸起的最小 表面为大约或者小于一平方微米。

实施例7：根据本发明的光学部件用于检测并筛选两维和三维晶体。

图7A显示了两维蛋白质晶体。观察的区域具有100微米的长度。

该图显示了使用根据本发明的光学部件在非常早期检测蛋白质 晶体(两维)的可能性，其加速了它们的检测，对于筛选这是很大的优 点，并且将搜索扩展到形成两维晶体而不是三维晶体的蛋白质。应当 记住蛋白质筛选包括从几个结晶的候选物中识别，这使得可以通过 X-射线衍射研究它们的结构，强调将X-射线扩散技术应用于两维物体 (例如GISAX技术)。

图7B显示了在后期获得的相同蛋白质的三维晶体。图像是200 微米长。已经将部件的表面修饰成是亲水的，在溶剂蒸发时允许溶液 中存在的牛血清白蛋白(BSA)沉积并结晶。

图7C显示了两维聚合物晶体(聚乙二醇4000)。观察的区域分别 是100微米和200微米长。树枝状聚合物具有大约4nm的厚度。

图7D显示了在室温下这种相同的聚合物结晶的三维视图。图像 是100微米长。这些树枝状聚合物在表面上的形成是快的(大约每分 钟1微米)。这种图像顺序表明了在室温下观察结晶动力学的可能性， 使用其它技术这是难以得到的。

此处可以看出聚合物怎样从无定形聚合物膜中结晶。没有其它技 术能够获得这种信息。

    实施例8：蛋白质凝胶结晶的检查、控制和跟踪

图8中六个图像大的边是200微米。使用7号部件在交叉偏振器 和检偏振器之间获得前5个(根据图2B)。

用于第六个图像(右下角)的部件是覆盖有大约100nm厚的水溶 液膜的单质硅载体，它可以用检查分离压力的装置，例如由Moldover and Cahn(Physical Review Letters，1986提供的装置检测。对于第六个 图像，使用微分干涉对比进行观察。

从按原样使用(第六个图像)或者在氧气下由紫外线照射活化的 表面上(其它五个图像)沉积β-乳球蛋白(乳蛋白)的水溶液来获得样 品。该溶液形成生长由溶液pH控制并在实验期间进行检查的凝胶，。

该实施例阐述了跟踪、检查并控制蛋白质或者其它产物的胶凝， 并且更一般地说聚集和结晶过程的可能性，这在农产品领域，特别是 对于改善加工并检查生产(冰淇淋、干酪、乳酪、酸乳酪等的结构)是 特别有利的。它在结构控制是同等重要的化妆品领域中也是有用的。

在此情况下中的观察方法是共聚焦显微镜的一种替代方案。该图 像表明了通过溶液中的β-乳球蛋白在不同时间下(图8中的图像6)或 者在溶液蒸发后(图8中的其它图像)形成的结构。

实施例9：根据本发明的光学部件用于研究并检查纳米管

图9A显示了分析系统用于研究并检查纳米管的实施例获得的图 像。该图像在CVD合成后获得并且显示了一端有催化颗粒的孤立的 多壁纳米管。

合成纳米管有不同的方法。根据所选的方法和条件，获得不同的 结果，从正确排列地彼此连接的多壁纳米管到缠绕的或者单根单壁纳 米管。这些混合物带有来自催化的残留物。

根据本发明的分析方法可以对所有这些不同种类的纳米管进行 分类。在这些方法中CVD(化学气相沉积)允许从催化剂颗粒或者纳米 级缺陷通过在表面上生长来合成。

为了最优化并控制这种生产，直接跟踪该过程每个步骤中纳米管 的生长和纳米管及催化剂的相对位置是重要的。本发明技术允许这样 做。然后，需要在CVD装置的真空腔中工作，考虑我们技术的简单 性这是可能的。可以在真空腔中安装小的干涉显微镜。

制造纳米管的另一种方法是激光烧蚀。我们的技术可以原位观察 这种烧蚀的结果。

另一种制造方法是电弧方法。该方法的特征在于所制造的纳米管 大的分散度。我们的技术可以使用AFM观察并且同时筛分某些纳米 管。

为此，上表面对于显微操纵必须是自由的。因此，我们选择使用 在倒置显微镜上具有“后表面”的部件。该部件具有如下特征：它包 括1毫米厚、一侧上只覆盖5.3纳米厚铬层和6纳米厚二氧化铬(CrO2) 层的浮动玻璃衬底。

在覆盖的表面上的反射中使用该衬底并且由另一个表面的光攻 击。因此，通过玻璃观察有用的表面。

为了消除来自玻璃表面上反射的不想要的光，浸在油中进行这种 观察是有利的。

根据观察目的，可以其天然性质(为了检查、计数或标记，牢固 地将纳米管锚到表面上来直接沉积的高能量，例如用于光谱研究)或 者覆盖例如聚二甲基硅氧烷的无定形聚合物薄膜或者甚至覆盖通过 以蒸气相在表面上进行化学处理而接枝的层(对于梳理沉积，使用用 于显微操纵的溶液)的状态下使用所述表面。

图9B显示了在感兴趣的物体中具有罕见形状的碳纳米管的检 测。通过使用16号载体(图2B)通过浸泡并在干涉相衬下获得200微 米长的所述图像。然后，在UV+02活化表面后使用十八烷基三氯硅 烷的甲苯溶液通过硅烷化修饰它。

图9B中显示的纳米管已经事先用SDS(十二烷基硫酸钠)表面活 性剂在水溶液中稳定。表面活性剂和硅烷层之间的相互作用对于良好 分离的纳米管的分散沉积是有利的。

            实施例10：跟踪细菌群落的生长。

图10显示了159微米长的图像，其使用以其自然表面特性使用 的16号载体(图2B)通过浸泡并且通过干涉相衬来获得。事实上，它 对细菌具有很大的亲和力。

该部件结合干涉相衬观察可以跟踪在表面上成长的细菌群落的 生长。

在该图像中，由于部件选择给定的衬度设置，细菌在表面上构成 的聚合网络是不可见的，但是使用13号部件(图2B)可以看到。

所用细菌是大肠杆菌。该方法允许检测细菌的生长。

对细菌具有特异性亲和力的部件允许优异的环境控制，特别是在 食品领域。

                实施例11：微分相衬装置

图11A显示了根据本发明的微分相衬装置。通过反射在干涉相 衬中成像样品(E)的装置包括光源(S)、透镜(O)、紧接着透镜(L)光瞳的 光源的成像装置、至少一个偏振元件(P，A)、偏振分离元件(W)、半 透明镜(M)。

还可以在(S)或(OC)或(C)之间的任何点处增加滤光片(FC)。所述 镜子接着可以是二色性的。

它还可以包括下面的组件：补偿元件(C)、管式透镜(LT)、一个或 多个目镜(OC)、照相机(CAM)、λ/4延迟板(L/4)、另一个延迟板(LR)、 补偿器(COMP)。元件W在相对X和Y轴成45°的方向上在两个线 性偏振器之间引入横向位移。举例来说，该元件是Wollaston双棱镜。

照相机或目镜装置放在(M)之后。可能的管式透镜放在(M)和(C) 或(OE)之间。

图11B显示了微分相衬装置的不同结构。

      实施例12：在交叉偏振器之间观察和测量的系统。

在无干涉相衬下于交叉偏振器之间观察样品(E)的系统比前面实 施例中所述的系统是更少限制的。

-系统L不再是必需的。

-不存在系统W。

所有其余前面的说明均适用。

图12显示了交叉偏振器之间的无成像测量系统。

该系统是单检测器(功能表面是均匀的，没有成像)。

它包括：轻微会聚源(S+L)、传感器(CAP)。

它具有可微型化的优点(实例：光源＝发光二极管；检测器＝光 伏二极管)

  实施例13：DNA链与生物或物理化学对象的相互作用

图13A显示了200微米长的部件表面的矩形区域。该部件通过 使用氢氧化铯修饰(图2B的)7号部件表面来获得。

在如此修饰的表面上沉积留下来停滞了几周的一滴蒸馏水。观察 到细胞(未识别)并且在水蒸发期间沉积到到水滴的边缘上，这也在表 面上留下外围的冠状物，其归因于正离子并且优选二价离子例如钙。

使如此形成的样品在-15℃和+30℃下接受连续的交替热冲击。细 胞破裂并且提取出其染色质。

左手边的图13A显示了了细胞残余物。样品保持在湿气氛中。 一部分染色质逐渐浮现到表面(向右边)而另一部分残余物堆积并且 似乎形成稠密染色体(向残余物的左边)。

拉伸的部分相应于大约30nm厚的未折叠的染色体。染色体的两 个链明显可见并且由桥(向图像的右边由链共享的白点)连接，这是明 显使人想起着丝点。

所述链与生物学对象(可能是组蛋白或者其它大的蛋白质)的缔 合以及它们对非常薄的膜(可以是它们分离点周围的盐水或者蛋白 质)的亲和力是明显可见的。

在分离所述链的区域中，沿着两个链图案的对称性是惊人的。这 些图案揭示出与其它示例性小对象的缔合。这种对称性表明与这些缔 合有关的位置特异性，并且表明了所述方法用于诊断目的的可能性。

它们与薄膜缔合的对称性(还可能覆盖链内空间(吸附))表明了 通过物理化学试剂测试或诊断DNA的可能性。

图13B显示了在更大的放大倍数下对相同的系统获取的前面图 像的100微米长的边。该图像更明显地表现出仍堆积的染色体。位于 顶部的发光对象具有使其大体上可以被识别的低衬度的有色带。

图13C显示了具有100微米长度并且按照与上面相同条件获得 的两个图像。它们表明了探测部分堆积的DNA分子(根据辉度直径在 10和30nm之间)和不同生物学对象(此处未识别)之间相互作用的可 能性。

图13D的两个图像显示了使用高度稀释的人唾液溶液按照相同 的方法获得的两种未堆积的DNA分子。

从单个细胞获取的这种DNA与不同生物学对象之间的相互作用 是明显可见的。

所述方法允许为了诊断或分析，例如测序来进行基因诊断。它具 有许多优点：节约PCR扩增和允许节省荧光标记物、非常容易使用 并且提供了更多准确的信息：它不仅可以找出发生了什么缔合，而且 可以找出沿着哪个链发生。为此，该技术是(例如由Aaron Bensimon 在Pasteur研究所开发的)FISH技术的有利替代方案之一。

实施例14：能够识别受体和其膜中存在的膜蛋白的细胞诊断方 法

本实施例由图14A、14B和14C说明。图14A具有200微米的 长度。在干涉相衬下进行观察。部件是(图2B的)7号部件。通过来自 具有240纳米波长强部件(forte composante)的放电灯的紫外光曝光使 其表面成为超亲水的。

在一杯水中稀释人唾液的高度稀释的溶液(大致比例为1∶ 10,000)并且在部件表面上滴上一滴该溶液。溶液中所含的真核细胞牢 固地附着到该表面，并且细胞膜(外部亲水的双层)压向核(有色的 块)周围的表面(清晰的盘状)。

然后，水的蒸发增加了细胞内液的离子力并且打开核膜的壁。然 后，染色质(有色的块)从核中提取出来占据了仍填充有液体的双层之 间的空间，通过在其底部右手边盘状物的增亮可以看出这一点。

在盘状物的其余部分上可以看到许多细胞内物体或者膜物体，并 且所有膜受体和跨膜受体都易于诊断。

因此，在本实施例中描述的方法能够进行涉及这些可接近物体的 配体(ligand)的所有操作。这些配体可以直接检测或者本身具备立体 或荧光标记物。该方法允许识别并定位所针对的受体。

图14B中的两个图像显示了在该过程早期(左边的图像)和后期 (右边的图像)在相同条件下获得的类似的细胞。

相应于右边图像的样品在潮湿的气氛中于-20℃和+20℃下接受 连续的热冲击，导致染色质在表面上打开。

在与前面图像的相同设置、相同程序和相同部件下获得的图14C 表明这些观察对于研究细胞机理是有用的：在处于有丝分裂后期的细 胞的情况下。

可以清楚地看到两个核(在盘状物左边和右边的大的物体)和染 色体团(在赤道面端部伸出)。在其中央，是套筒(sleeves)的痕迹。该 方法允许研究细胞机理和检测功能或结构异常。

实施例15：浸泡的DNA溶液的观察

本实施例用于为了分析和诊断浸泡的DNA溶液的观察。与总长 度159微米的观察窗相应的图15A通过干涉相衬和浸泡获得。溶液是 小鼠脑的DNA溶液并且部件是15号(图2B)。

DNA在从CVD(化学气相沉积)沉积获得的氧化钇上的吸附是自 发的。该DNA在溶液中与尺寸从几纳米到几微米的大量生物对象缔 合。DNA分子吸附到表面上揭示了这些缔合，其作为与其中最小具 有几纳米直径、表现为球形的物体缔合的纤丝出现。

在溶液中的缔合和以吸附溶液显现是可以使用所述部件实现的 诊断方法的一个实例。

在培养几小时后获得相同系统的图15B，并且表现出初始溶液中 所含的表面活性剂与吸附分子某些区域的缔合。可以通过机械搅拌或 水动力流动加速的布朗扩散机理控制这些缔合的动力学。

本实施例表明了在部件和溶液或多种溶液的界面中基于物理化 学缔合进行试验的可能性。

实施例16：染色体的检查和识别、染色体的直接诊断。

本实施例显示了根据本发明的方法应用于染色体的分析。图16 的图像具有100微米的长度。左边的图像通过在交叉偏振器和检偏振 器之间观察样品获得，并且左边的图像通过Nomarski微分干涉对比获 得。

在图16中可见的两个主要物体是解开的可能取自有丝分裂中前 期阶段细胞的染色体。

根据本发明的分析方法的一个优点是因为立即就识别出从各种 细胞中提出的物体，所以它不需要阻断特定的有丝分裂阶段。

通过观察无标记下出现的有色带可以例如为了诊断而进行直接 分析，并因此不会破坏物体。另一个优点是少量的细胞足以进行这种 观察。

另一个优点是不需要用过滤、阻断或者复制过程。已经证实了有 色带和通过标准标记过程获得的带之间的正确对应。染色体是人的染 色体。照明灯是氙灯。左边的图像(图16)清楚地表现出有色带(bandes colorées)并且右边的图像表现出两条染色体链和物体形状的碎片级 的着丝点。

实施例17：立体标记物的可视化

通过微分干涉对比获得的图17的图像具有15微米长，并且显示了 大量从溶液中沉积在7号部件(图2B)上的胶体金球，其大部分具有20 微米的直径。

通过沉积蒸气相的HDMS使部件成为疏水的，这就允许通过在 Pasteur移液管的辅助下液滴在表面上的移动，良好地分散沉积的悬浮 液，这种技术与我们实施的梳理(combing)是相似的。

在本方法中，与载体平行的液滴的速度在每秒钟1毫米的量级。 该实验表明了所述分析方法能够见到非常小尺寸的立体标记物。使用 相同的部件，按照相同的方法甚至可以看到小10倍的标记物。

实施例18：表面亲和力性质的重要性

分别具有200微米(左)和100微米(右)长度的图18A的两个图像在7 号部件(根据图2B)(左图)和通过硅烷化改性的7号部件(右图)上显示 了表面亲和力对阳离子表面活性单层(0.1％的SDS)结构的影响。

通过从在蒸馏水中高度稀释的溶液的蒸发来沉积表面活性剂。当 表面上疏水(左图)时，层是规则的，但是其中具有孔洞(左上的单层) 或者没有孔洞(右下的三层)，表明了同液态一样分子的无序状态。

当表面是亲水的(右图)时，层形成表现出结晶有序的带面的畴。 在例如HAC(5％的十六烷基三甲基氯化铵)的阴离子表面活性剂下可 以观察到相似的行为。

作为实例，在相同条件下获得的18B左图表现出在亲水部件上包 含晶形结构。

但是，我们此处处于中间的情况，如在相同条件下获得的18B右 图中所示，层内的分子序态在几个层次上与双层的全部规则的结构是 相容的。

实施例19：磷脂双层。

153微米长的图19显示了在氧气下的紫外线照射后16号部件(图 2B)上的磷脂双层。

通过沉积非常少量的DPCC脂质体溶液—参考磷脂—来获得双 层。通过在浸在溶液中的100微米直径的手动点样器和部件之间直接 接触(均是固体和液体)进行沉积。

然后，通过干涉相衬在水中进行观察。观察表明存在非常规则的 在水中非常稳定的双层(除了左上面外)。这种双层可以构成蛋白质生 物芯片的点。

所述沉积技术与使用自动点样器也是兼容的，并且双层可以容纳 前面通过在DPPC溶液中混合引入的各种受体，然后受体结合在脂质 双层中。对于每个斑点可以使用不同的溶液，包含在使用生物芯片后 测定的受体。

实施例20：脂质体悬浮液的表征和检查

脂质体是膜为磷脂双层的囊泡(囊)。它们用于靶向化妆品和药物 领域的活性产物，当与靶接触时囊打开。

研究并检测它们在与靶接触时的行为是重要的，其特征在于它的 表面性质、脂质体和靶间的接触发生在其表面上。

本发明允许这种研究和这种检查。然后，部件的表面性质必须重 现靶的表面性质。

表征脂质体尺寸分布也是重要的，因为它能随着时间和储存条件 变化。

为此，通过调节其表面性质可以调节脂质体和部件表面之间的相 互作用。

有利的相互作用导致：

-或者脂质体在表面上破裂，每个脂质体变成可以是双层或者 单层的小坑(flaque)。当脂质体的直径d略小于观察系统的分辨率r时这 是特别有用的，因为小坑(盘状物)的直径是脂质体(球)的两倍。

对于d＞r/2，小坑消散；

-或者在表面上形成半脂质体。每个脂质体在干涉相衬中作为 光强和/或颜色与其直径有关的点出现。相同的情况适用于直径小于 r/2的“小坑”。

然后，与校正系统的比较使之可以容易地表征分布。在这种应用 中，对于脂质体与整体相同的表面的相互作用，表面性质必须是非常 均匀的。

图20A具有150微米的长度。通过在浸泡中借助干涉相衬 (interference contrast)来进行观察。未知特性的脂质体是来自化妆品工 业的物体。脂质体以半脂质体的形式自发吸附在表面非常均匀的部件 上，即半球留存在表面上。该物体在表面上的接触角是不变的并且非 常接近90°。发光点相应于直径50纳米的物体。

图20B放大大约10倍表现出脂质体的尺寸怎样影响其外观。直径 几乎不小于100纳米的球作为表观直径与所用显微镜的分辨率可比的 (也就是说大约300纳米的)非常亮的斑点出现。大量更小的、直径 大约10纳米的另一种物体呈现出直径与前面斑点可比的斑点外观，但 是亮度低得多。因此，悬浮液基本上是双分散的。

该部件允许在物体的尺寸和其外观(校准)之间建立功能上的联 系，然后跟踪溶液中物体分布随着例如储存条件和时间的变化。这种 应用是非常有利的，因为它允许直接、容易地实现单个观察物体的表 征，而基于光分布(散射计)的现有技术只能提供整体的平均量。

这种研究、表征和检测的方法也适用于泡沫。相同的方法适用于 乳液、微乳液、胶束、管状物、微管和表面活性剂的任意自组装结构 (例如嵌段共聚物)。

实施例21：分析位于液体表面上或附近、或者两种液体界面(其 中一层或多层由所述液体组成)处的物体的方法。

通过在图21中举例说明的装配中所使用的根据本发明的光学部 件，观察位于液体表面上或附近的层或物体(Langmuir层、吸附在液 体/空气界面上的组分)并且跟踪这些层或这些物体与外来试剂的相互 作用。

通过下面的装置可以调节厚度e。Langmuir层级的机械或压电装 置或者变通方案使之可以将光学部件以一纳米级的精度放在一个位 置h中。

膜厚e来自分离压力和重力间的平衡。通过h的调节可以在几纳米 级的精度下调节e，从而获得最大的衬度(contrast)。

根据相似的原理，可以使用在水表面上的油膜，并且调节所述膜 的厚度来获得最大衬度。还可以使用其它不可混溶的液体组对。