| 研究課題/領域番号 |
17H02800
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤田 克昌 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80362664)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ラマン散乱 / ラマン顕微鏡 / 超解像顕微鏡 / 構造化照明 |
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| 研究実績の概要 |
前年度までに検討した結像特性とそれを実現するための光学システムを実現するために、空間光変調素子を利用した照明光学系の構築、および空間光変調素子とラマン分光イメージング装置との連携ソフトウェアの開発と動作確認を行った。用いた空間光変調素子において作成した試料照明パターンのコントラスト、強度ムラ等を計測、評価したのち、実際にラマン分光イメージングを行った。ポリマービーズ、およびグラフェンをテストサンプルとして、ラマン分光イメージング装置と照明光学系が連動し、600-3200cm-1の波数域のラマンスペクトル測定が大きな像ひずみなく取得できることを確認した。また、任意の照明パターンにおいてスペクトル計測を高い精度で行うための波数更正法、および背景光除去のための光学系の改善も行った。より広範囲の波数領域のスペクトル観察を可能とするために、複数カメラを用いた分光測定光学系の組み込みも行った。このラマン分光イメージングについても、ポリマー試料、および細胞試料の測定に成功した。これにより、マルチライン照明等、複雑な照明パターンを用いた場合でも、広い波数領域からのラマン分光測定が可能となり、高速かつ高解像度のラマン分光イメージング達成への目処がついた。また、格子状の照明パターンとして３次元の周期構造を用いた場合の空間分解能の評価を行った。ポリマービーズをテスト試料として測定を行った結果、従来の点線状照明と比べて高い空間分解能でラマン分光イメージングが可能であることが確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度までに設計した照明光学系を実際に試作し、ラマン分光イメージング装置に組み込んだ試作機を完成させた。次年度の目標であった照明システムと分光計測システムとの連携も問題無く行え、実際にラマン分光イメージングにも成功した。また、予定してたマルチライン照明等の任意の照明における高い精度での分光計測と、新しい光学系による計測波数域の拡張にも成功し、開発した装置のアプリケーション展開についても一定の目処がついた。さらに、光子状照明を用いたラマン分光イメージングとそれによる空間分解能の向上も実験的に確認することができており、最終年度に予定している高速かつ高解像度のラマン分光イメージング装置の実現とそのアプリケーション観察にスムーズに移行できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は、これまでに開発した格子状照明ラマン散乱顕微鏡をさらに最適化させ、空間分解能と時間分解能の向上を進め、バイオ試料、各種材料の高解像度ラマン分光観察を主に実験的に進めていく。用いる試料毎に高い信号対雑音比で測定が可能な露光条件、特に波長と強度、を把握し、高い撮像特性を実現するための実験データ、および測定の条件を把握する。また、分光光学系についてはさらにスループットを向上させる余地があることが前年度までの検討により判明しているため、新たに分光光学系を開発し、試作した顕微鏡システムに組み込むことも予定している。これにより撮像時間をさらに短縮させることが可能となり、アプリケーションの幅を広げることができる。アプリケーションや試料に合わせた照明パターンについても実験的に模索していき、高解像度ラマン分光イメージングのための方法論を確立するとともに、従来の観察技術では観察不可能であった試料の構造や特性を可視化することを目指す。
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