2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K04976
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
居波 渉 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (30542815)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 微分位相コントラスト法 / 超解像顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実際に微分位相コントラスト超解像顕微鏡を構築した。本顕微鏡は、下部の走査型電子顕微鏡と上部の光学顕微鏡から構成される。分割検出器は光学顕微鏡の上部に設置する。電子顕微鏡の真空と大気との分離は、厚さ50nmの窒化シリコン薄膜で行う。この窒化シリコン薄膜上に蛍光薄膜を成膜する。収束した電子線を蛍光薄膜に照射しナノ光スポットを生成し、試料を照明する。試料を透過した光は対物レンズで集め、分割検出器面に結像される。微分位相コントラスト法では、上部の光学顕微鏡の瞳面に結像するように、光学系を構築した。分割検出器には、微弱な光を検出可能な4チャンネルのマルチアノード光電子増倍管(浜松ホトニクス社製)を用いた。この信号をコンピュータに取り込み、画像を取得するシステムを構築した。マルチアノード光電子増倍管の出力を低雑音アンプ(FEMTO社製)に接続し、各信号を増幅する。増幅した信号は、4チャンネル同時変換可能なアナログ-デジタル変換回路に入力する。取り込んだ信号の差をとり、試料の微分位相コントラストを得ることができる。電子プローブを2次元に走査し、微分位相コントラスト像を得る。
次に構築した微分位相コントラスト超解像顕微鏡を用いて、試料を観察した。試料には、直径10マイクロメートルのシリカ粒子を用いた。画像を取得した結果、微分位相コントラストを得ることに成功した。粒子のエッジ部で差分信号が強くなった。また、反対のエッジでは、差分信号の符号が逆転した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りに、電子線励起超解像顕微鏡への4チャンネルマルチアノード光電子増倍菅を搭載し、その検出器からの信号を取り込めるようにできた。マルチアノード光電子増倍菅からの4つの信号は、アンプで増幅された後、同時にコンピュータに取り込まれる。そのため、画像取得中に光スポットを走査していても、時間的な遅延は発生せず、同じ位置での信号を取得できる。
また、構築した顕微鏡を用いて、試験的に画像を取得し、微分コントラストが得られることを確認した。試料の屈折率の変化がないところでは差分信号はゼロになり、屈折率が変化するところで差分信号が強くなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
屈折率とサイズの異なる微小球を既知の試料として観察し、位相検出感度や空間分解能について測定する。生物細胞の屈折率は1.37程度である。生物細胞の観察は、培養液中(屈折率1.33程度)で行われる。屈折率差は0.04程度しかない。このように微小な屈折率差でも高感度に測定できるかを検証する。また、そのために、検出光学系を最適化する。
また、実験で得られた画像と数値計算の結果を比較し、計算で予想された結果が得られているかを検証する。予想された結果が得られていない場合は、その原因を調査し、顕微鏡を改善する。
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