광온 광학 현미경

광온광학 현미경 / "광온 단일입자 현미경"은 비형광 라벨 검출에 기반한 기법이다.라벨(금 나노입자, 반도체 나노크리스탈 등)의 흡수 특성에 의존하며 공진 변조형 가열빔, 비보전트 프로브 빔, 단일 나노입자에서 광온 신호의 잠금 검출 등을 이용해 재래식 현미경으로 실현 가능하다.거시적 광온 분광법을 나노경 영역으로 확장한 것이다.광온 현미경의 높은 민감도와 선택성은 단일 분자의 흡수에 의한 검출도 가능하게 한다.형광 상관 분광법(FCS)과 유사하게, 광온 신호는 용액에서 나노 입자를 흡수하는 확산 및 흡착 특성을 연구하기 위한 시간에 대해 기록할 수 있다.이 기술을 광온 상관 분광법(PhoCS)이라고 한다.

전방 탐지 방식

이 검출 체계에서는 기존의 스캐닝 샘플이나 레이저 스캐닝 전송 현미경이 사용된다.가열 및 프로빙 레이저 빔은 모두 이분 거울을 사용하여 동축적으로 정렬되고 중첩된다.두 빔은 일반적으로 높은 NA 조명 현미경 목표를 통해 샘플에 초점을 맞추고 검출 현미경 목표를 사용하여 회수한다.따라서 시준된 전송 빔은 가열 빔을 필터링한 후 광다이오드에 이미징된다.그러면 광온 신호는 가열 레이저로$$ 인해 전송된 프로브 빔 ${\displaystyle {전력}_{}}$ P d ${\$ 스타일 $P_{d}$의 변화 $\Delta {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle \Delta$}이다.신호 대 잡음 비를 증가시키기 위해 잠금 기술을 사용할 수 있다.이를 위해 가열 레이저 빔은 MHz 순서의 높은 주파수로 변조되고 검출된 프로브 빔 파워는 동일한 주파수로 감산된다.정량적 측정의 경우 광온 신호를 백그라운드에서 검출한 ${\displaystyle {전력}_{}}$ P d${\displaystyle {}_{}}$, ${\displaystyle 0_{}}$ ${\$일반적으로 $\Delta {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle {}_{}}$ d$$ ${\displaystyle \Delta P_{d$})로 정규화하여 상대 광온 신호 $signal{\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle \Phi }$을 정의할 수 있다.$$

${\displaystyle \Phi ={\frac {\Delta P_{d}}}{P_{d,0}}={\frac {P_{d}\좌측({\textured{heating beam on}\오른쪽)-P_{d}\좌측({\textheating beating beam off){d}{d}{d){d}}{d}}}}}}}}}}}}}}{{{{data.P_{d}\왼쪽({\text{background, 미립자 없음}\오른쪽)}}}$

탐지 메커니즘

전송 검출 방식에서 광온 신호의 물리적 근거는 나노입자에 의한 가열 레이저 동력의 흡수 시 생성되는 굴절률 프로필의 렌즈 작용이다.이 신호는 일정한 상태 차이 신호가 메커니즘을 설명한다는 의미에서 호모디네(homodyne)이며, 전달된 빔과의 전방 산란장 자기 상호작용이 단순한 렌즈에 대해 예상되는 에너지 재분배에 해당한다.렌즈는 나노입자 주위의 점원 온도 프로파일로 인해 형성된 1/r 굴절률 프로필에 의해 결정되는 GRIN(Gadient Rejective INdex) 입자다.열 굴절 $계수{\displaystyle \mathrm{}}$ $d{\displaystyle {}_{}}$${\displaystyle }$/ ${\displaystyle d}$ T ${\d$}을$($를) 갖는$$ 균일한 굴절률 매체에 ${\displaystyle {내장}_{}}$된$$R ${\$$displaystyle$ n_{$0}$반경 {\displaystyle \$mathrm$ {d}$n/\mathrm {d}T}$의 나노입자의 경우 굴절률$$ 프로파일은 다음과 같이 읽는다.

${\displaystyle n\ref(\mathbf {r}\right)=n_{0}+{\frac {d}{\mathrm {d}T}\Delta T\left(\mathbf {r}\right)=n_{0}+\delta n\frac {R}{R}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

열 렌즈의 대조는 가열 빔 파장의$$ 나노입자 흡수 단면 $\sigma {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {a\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{b}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{s}}_{}}$ ${\$ 입자의 지점에서의$$ 가열 빔 강도 ${\displaystyle I_{}}$ h ${\$ 및 내장 매체의 열전도율 ${\display$}에 의해 결정된다.${\displaystyle \mathrm{\Delta n}}$=${\displaystyle }$(${\displaystyle dn}$/ ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle T\mathrm{}}$)를 통한$$ $스타일 \kappa }$ ${\displaystyle \sigma {}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{a}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{b}}_{}}$ s I ${\displaystyle h_{}}$/ ${\displaystyle 4\mathrm{}}$ ${\displaystyle \pi }$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle \Delta n=\left(\mathrm {d}n/\d}T\right)\sigma _{\rm {abs}}$$I_{h}/4\pi \kappa R$ 산란 프레임워크에서 신호가 잘 설명될 수 있지만, 입자물리학에서 파동 패킷의 쿨롱 산란과 직관적인 유추로 가장 직관적인 설명을 찾을 수 있다.

역탐지계획법

이 검출 체계에서는 기존의 스캐닝 샘플이나 레이저 스캐닝 전송 현미경이 사용된다.가열 및 프로빙 레이저 빔은 모두 이분 거울을 사용하여 동축적으로 정렬되고 중첩된다.두 빔은 일반적으로 높은 NA 조명 현미경 목표를 통해 샘플에 초점을 맞춘다.또는 프로브 빔을 난방 빔과 관련하여 측면으로 이동시킬 수 있다.역반사 프로브 빔 전력은 광다이오드 위에 이미징되고 가열 빔에 의해 유도된 변화는 광온 신호를 제공한다.

탐지 메커니즘

검출은 열렌즈에 의한 프로브 빔의 산란된 장이 발생 프로브 빔의 잘 정의된 역반사 부분으로 역방향으로 간섭한다는 점에서 헤테로디네이다.

참조