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

• 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

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.

In the experiment, the surface of silver film with film thickness of 55nm, the number of openings of 1.3 and the oil immersion medium were used for He-Ne light collection, and the surface of silver film with film thickness of 55 nm was excited. The reflection light of silver thin film is reduced due to the excitation angle of the surface, and the reflection light of the pupil surface of the object is reduced due to the black light of the surface. Try to make a micro-mirror, the diameter of the sample is measured, the refractive index of the sample is measured, and the film thickness is measured. The results of the study were obtained by measuring the light intensity of some parts of the image. This year, the relationship between the measured position and the image characteristics of the micromirror was adjusted. The silver thin film with a thickness of 55 nm was deposited on the top of the sample, and the silver thin film with a thickness of 400 nm was deposited on the top of the sample with a spacing of 10μm. For example, the surface of a micro-mirror can be observed by adjusting the characteristics of the micro-mirror. As a result, in-plane decomposition energy of about 1μm was obtained in the horizontal direction, and in-plane decomposition energy of about 5 ~ 8μm was obtained in the vertical direction. In this paper, the surface of the micro-mirror and the transfer length of the micro-mirror are about 10μm. In this paper, we try to find out that the information of the direction of the pupil surface exists simultaneously, and a plurality of optical detectors are used to measure the change of the dark color at the same time. The characteristics of optical systems are evaluated in the application of optical systems.

项目成果

T.Tanaka and s.Yamamoto: "Comparison of aberration between axicon and lens"Optics Communications. 184. 113-118 (2000)

T.Tanaka 和 s.Yamamoto：“轴锥镜和透镜之间的像差比较”光学通信。

T.Tanaka and S.Yamamoto: "Optically induced propulsion of small particles in an evanescent field of higher propagation mode in a multimode, channeled waveguide"Applied Physics Letters. 77・20. 3131-3133 (2000)

T. Tanaka 和 S. Yamamoto：“多模通道波导中较高传播模式的渐逝场中小粒子的光致推进”《应用物理快报》77・20 (2000)。