Оборудование

Уникальный лабораторный измерительный комплекс для проведения широкого круга исследований в области спектромикроскопии одиночных излучающих нанообъектов: органических молекул и молекулярных комплексов, квантовых точек, центров окраски в кристаллах, и др. Измерительный комплекс позволяет выполнять исследования в диапазоне температур от 1.5К до комнатной.

 

Краткое описание функций:

–  измерение спектров флуоресценции и спектров возбуждения флуоресценции одиночных излучателей;

–  регистрация интенсивности флуоресценции и флуоресцентных изображений от одиночных излучателей;

–  измерения статистики фотонов флуоресценции одиночных излучателей (измерение автокорреляционной функции второго порядка, антигруппировки фотонов);

–  измерение кинетики затухания флуоресценции одиночных излучающих объектов в режиме коррелированного по времени счета фотонов;

– профилирования поверхности образца, манипулирования одиночными объектами.

 

Элементы экспериментальной установки:

(а) Оптический микроскоп, собранный на основе:

– Прецизионных трехмерных пьезо-сканеров (ход 150 мкм по оси х, y и 20 мкм по оси z, точность лучше 1 нм) для точного позиционирования образца в микроскопе (NanoScanTech); механические подвижки, сопряженные с шаговыми трансляторами, для грубого перемещения образца относительно объектива микроскопа;

– Механической подвижки для грубого (с помощью шагового двигателя) и точного позиционирования (пьезо-сканер; ход 60 мкм, точность 1 нм) объектива микроскопа относительно плоскости образца;

– Оптических и оптомеханических компонент (линзы, зеркала, интерференционные фильтры, линейные трансляторы) от компании Thorlabs, Semrock, Standa, NanoScanTech;

– Микрообъективов с высокой числовой апертурой и коррекцией аберраций (Nikon, Carl Zeiss, Melles Griot).

(б) Криогенный оптический микроскоп на основе: оптического He4 криостата, самодельной микрометрической криогенной подвижки-держателя образца, криогенного микрообъектива.

(в) Многоканальные системы регистрации – высокочувствительные (с квантовым выходом вплоть до 90%, с малыми темновыми шумами и шумами считывания) охлаждаемые ПЗС-камеры с внутренним размножением электронов: Andor Ixon Ultra, Andor Luca. Для измерения интенсивности флуоресценции, флуоресцентных изображений одиночных точечных излучателей в поле зрения микроскопа.

(г) Оптическая схема интерферометра интенсивности Хэнбери Брауна и Твисса на основе интерференционного делителя света (50:50) Thorlabs, фокусирующей оптики (Thorlabs) и лавинных фотодиодов, работающих в режиме счета фотонов (EGG SPCM-PQ-200) с квантовым выходом 60% в области 600 нм, темным временем  – 100 нс и с темновыми отсчетами на уровне  20 Гц. Для измерения статистики фотонов (кросскорреляционных  функций второго порядка в пикосекундном – наносекундном диапазоне времен).

(д) Электронная схема для коррелированного счета фотонов DPC-230 (Becker & Hickl) с временным разрешением 160 пс.  Для измерения статистики фотонов от одиночных излучателей (корреляционных функций, и, в частности, антигруппировки фотонов).

(е) Спектрометр изображения (с коррекцией аберрации астигматизма – imaging spectrometer) Sol Instruments MS 5204i с высокочувствительной, охлаждаемой камерой HS 101H. Для регистрации спектров от слаболюминесцирующих единичных излучателей.

(ж) Фемто-пикосекундная лазерная установка с возможностью управления частотой следования импульсов на основе фемтосекудного лазера Тема 150 Авеста, селектора импульсов и генератора второй гармоники. Длина волны лазерного излучения: 525 нм или 1050 нм. Частота следования импульсов от единичных импульсов до 1 МГц. Используется исследования кинетики затухания флуоресценции исследуемых объектов (в том числе единичных) в режиме коррелированного по времени счета фотонов.

(з) Перестраиваемый по длине волны (в области от 560 нм до 630 нм), сканируемый в автоматическом режиме, линейный лазер на красителе (Coherent, CR-599). Для возбуждения флуоресценции исследуемых объектов.

(и) Атомно-силовой микроскоп NanoScanTech (Россия) для профилирования поверхности образца и многофункциональный контроллер для управления атомно-силовым микроскопом, пьезо-сканерами, шаговыми двигателями. (NanoScanTech, Россия);

(к) Измерители мощности лазерного излучения Newport 2930С, Thorlabs PM 100D;

(л) Вакуумная оптическая камера для проведения экспериментов по флуоресцентной микроскопии и атомно-силовой микроскопии в определенной газовой атмосфере или в условиях вакуума с возможностью терморегуляции.

(м) Оптические столы с пневматической системой виброизоляции (Standa).