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更新(月/日/年):2018 年 1 月 26 日

世界上第一个开发出基于单光子光谱和超导光电传感器的“光子显微镜”

– 在光学显微镜无法观察到的极弱光线下进行彩色成像 –


演讲者:物理测量研究所量子光学测量小组福田大治(组长)和丹羽一树(高级研究员)

研究人员开发了世界上第一台“光子显微镜”,即使在传统光学显微镜无法观察到的极弱光线下,也可以使用超导光电传感器观察清晰的彩色图像。

图:开发的光子显微镜的轮廓和测量示例
开发的光子显微镜概要和测量示例



新结果

研究人员开发了一种使用超导光电传感器作为光电探测器的光子显微镜。收集来自样品测量点的极弱光,并使用光纤将其引导至冰箱中的传感器(温度:100 mK)。使用超导光电传感器检测每个光子并测量其波长。测量点的颜色是根据在固定时间内检测到的光子数量及其波长来识别的。扫描样品以获得彩色图像。在上例中,一个测量点的平均光子数约为 20(曝光时间:50 ms)。

背景

虽然光学显微镜常用于彩色图像观察,但如果光线极弱,图像就会变暗且不清晰。 AIST 开发了利用超导性的光检测技术,可高精度检测光子。当光子进入AIST开发的超导光电传感器时,其能量暂时打破光电传感器的超导状态,其电阻发生变化,从而确定光子能量。光子的波长也可以从电阻变化的大小来确定。

未来发展

AIST 将通过光谱观察迄今为止无法观察到的活细胞发出的微弱发光,证明光子显微镜在药物发现和治疗领域的有效性。 AIST还将致力于通过增加传感元件的数量来开发彩色视频拍摄技术。







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