2017 Fiscal Year Annual Research Report
development of multi-wavelength periodic illumination technique for super-resolution microscopy
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16K14020
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中田 芳樹 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (70291523)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超解像顕微鏡 / STED顕微鏡 / 構造化照明顕微鏡 / 干渉 / 位相 / 励起 / 脱励起 / レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、超解像度顕微鏡および構造化照明顕微鏡の両方の特徴を有した新しい顕微鏡技術を開発する事である。STED・RESOLFT顕微鏡で用いる励起レーザー及び脱励起レーザーについて、これまでに開発した干渉パターン制御技術を活用し、これら2波長の干渉パターンを半周期ずらして重ね合わせた「2波長構造化照明」を開発する。これを用いる事で、干渉パターンと直交する方向が超解像を達成した画像を測定する。さらに2波長構造化照明の方向を変えて複数の画像を取得し、構造化照明顕微鏡と同じ画像演算処理で合成画像を得る。従来の超解像顕微鏡と構造化照明顕微鏡の高速イメージングを両立する、革新的な顕微鏡を開発する。
励起光と脱励起光の干渉パターンの相対位置をシフトする方法について、計算及び顕微鏡外でDOE及びフーリエ光学系を用いた実証実験をおこなった。2波長同軸ビームを用いた場合、干渉パターンの周期と位置が一致する。そこで、平行平板の屈折率分散を用いた干渉パターン相対位置のシフトについてシミュレーションを行い、さら実証実験をおこなった。これにより、波長の干渉パターンが半周期ずれる条件を明らかにした。
対物レンズを使ったフーリエ光学系を構成し、観察位置で干渉パターンを形成したところ、不要な回折光の重複による乱れが発生し、さらに2次以上の回折光が入る不具合が生じた。そこで装置設計を見直し、像転送光学系の2段目を増設することで、中間部分で1次回折光同士の距離が1.6mm確保され、明確な分離が可能となった。
また、観察位置での十分なビームサイズと均一性を確保するため、2波長ビームそれぞれに10倍の拡大光学系を設置した。アライメント用にコリメーションチェッカーを導入した。
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