2光子励起表面プラズモン共鳴顕微鏡の開発と分子蛍光の高感度検出への応用

双光子激发表面等离子体共振显微镜的研制及其在分子荧光高灵敏检测中的应用

基本信息

批准号：
11750290
负责人：
田中拓男
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750290/
关键词：
表面プラズモンレーザー走査顕微鏡蛍光

项目摘要

試作したシステムでは,膜厚55nmの銀薄膜の表面に,開口数1.3の油浸対物レンズを用いてHe-Neレーザー光を集光し,局所的に表面プラズモンを励起する.表面プラズモンが励起されると,銀薄膜での反射光のうち,プラズモンの励起角に対応した部分の反射光が減少し,対物レンズの瞳面に黒いリングが現れる.試作した顕微鏡では,このリングの径を計測することにより,レーザー集光点での試料の屈折率もしくは膜厚を測定することが可能になる.しかし,リングのどの部分の光強度を測定するかによって,得られる像の分解能や検出感度が変化することが昨年度の研究の結果わかっていた.そこで,本年度はこの測定位置と顕微鏡の像特性との関係を調べた.試料として,膜厚55nmの銀薄膜の上に,厚さ400nmのフォトレジストをスピンコーティングし,このレジストに10μm間隔のストライプパターンをパターニングした.そして,このストライプパターンを試作した表面プラズモン顕微鏡で観察し,その特性を調べた.その結果,ストライプと平行な方向で暗リングの変化を観察すると,約1μmの面内分解能が得られたが,垂直な方向で暗リングの変化を測定すると,約5〜8μm程度の分解能しか得られなかった.これは,表面プラズモンの伝搬長が約10μm程度と長いためプラズモンの伝搬方向にはその分解能が低下するという,従来の表面プラズモン顕微鏡と同じ特性によるものと結論できる.しかし今回試作したシステムでは,瞳面上にはあらゆる方向の情報が同時に存在するため,複数の光検出器で,同時にその暗リングの変化を測定し,後ほどコンピュータを用いて再処理することで,表面プラズモンの伝搬長に影響されず,高分解能な計測ができることを確認・実証できた.またアキシコンを用いた光学系の特性についても評価した.

在原型系统中，使用数值孔径为1.3的油浸物镜将He-Ne激光聚焦在55 nm厚的银膜表面，以局部激发表面等离子体激元，然后用薄银膜进行聚焦。样品在某一点的折射率的反射光另外，也可以测量膜厚。但是，去年的研究结果发现，根据测量环的哪个部分的光强度，所获得的图像的分辨率和检测灵敏度会发生变化。今年，我们研究了该测量位置与显微镜图像特征之间的关系。作为样品，将400 nm厚的光刻胶旋涂在55 nm厚的银膜上，并在其上施加间隔10 μm的条纹图案。这个阻力。然后，我们使用原型表面等离子体显微镜观察了这种条纹图案，并研究了其特性。结果，当我们观察与条纹平行的方向上暗环的变化时，我们获得了大约 1 μm 的面内分辨率。然而，当测量暗环在垂直方向上的变化时，只能获得大约5至8μm的分辨率，这是因为表面等离子体激元的传播长度很长，大约10μm，因此分辨率降低。可以得出结论，这是由于与传统表面等离子体显微镜具有相同的特性。但是，在本次原型系统中，各个方向的信息同时存在于光瞳平面上，因此使用多个光电探测器来检测光瞳处的暗环。同时，通过测量这些变化并随后使用计算机对其进行重新处理，我们能够确认并证明可以在不受表面等离子体传播长度影响的情况下进行高分辨率测量。我们还研究了使用光学系统的特性。已评估。