Realizace optické části fluorescenčního mikroskopu pro zobrazování jednofotonových emitorů

Bc. Anežka DOSTÁLOVÁ

Master's thesis

Optical design and construction of a fluorescence microscope for single-photon emitter imaging

Abstract:

Cílem diplomové práce je design a realizace fluorescenčního mikroskopu pro zobrazování jednofotonových emitorů a studium vlastností emitovaného neklasického světla. Fluorescenční mikroskopie je zobrazovací metoda využívající fluorofory k vizualizaci biologických vzorků a procesů. Fluorofory jsou molekuly schopné fluorescence, a vzhledem k tomu, že jediná molekula je schopná emitovat pouze jediný foton ve stejný čas, je detekovaný signál ze své podstaty neklasický. Kroky učiněné v této práci k dosažení jednofotonového signálu zahrnují mechanický a optický design mikroskopu, přípravu vzorku molekul terrylenu v krystalu para-terphenylu a analýzu fluorescenčního signálu. Nejdůležitějším výsledkem je korelační funkce druhého řádu změřená pomocí Hanbury-Brownova a Twissova experimentu. Bylo dosaženo hodnoty 0.25 této funkce při nulovém časovém zpoždění, což je jasnou charakteristikou neklasického světla vykazujícího antishlukování.

Abstract:

The aim of the thesis is to design and build a fluorescence microscope for imaging single emitters and examining the properties of the emitted non-classical light. Fluorescence microscopy is a powerful imaging technique that utilizes fluorophores to visualize biological samples and processes. Fluorophores are molecules capable of fluorescence, and since a single molecule can only emit one photon at a time, the detected signal is inherently non-classical. The steps taken in this thesis to achieve light of single-photon nature include the mechanical and optical design of the microscope setup, preparation of a suitable sample of terrylene molecules embedded in a para-terphenyl crystal and analysis of the fluorescent light. Most importantly, the second-order correlation function at a zero time delay was measured by means of the Hanbury-Brown and Twiss experiment. A value of 0.25 was obtained, which is a clear characteristic of non-classical antibunched light.

Keywords

Fluorescenční mikroskop, fluorescence jednotlivé molekuly, terrylene, p-terphenyl, spin coating, TIRF, Hanbury-Brown and Twiss, korelační funkce druhého řádu, antishlukování fotonů, jednofotonový zdroj

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2023

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. Miroslav Ježek, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Optics and Optoelectronics