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Charakterisierung evaneszenter Felder zur örtlich hochaufgelösten Fluoreszenzanregung

Hahn, Julia (2008):
Charakterisierung evaneszenter Felder zur örtlich hochaufgelösten Fluoreszenzanregung.
Darmstadt, Technische Universität, TU Darmstadt,
[Ph.D. Thesis]

Abstract

Aufgrund der Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten insbesondere im Bereich der Life Sciences haben sich nahfeldoptische Verfahren zur örtlich hochaufgelösten Beleuchtung der Probe etabliert und zu einem breiten und stark wachsenden Forschungsgebiet entwickelt. In dieser Arbeit wurden evaneszente Felder der in wellenleitenden Strukturen in Lithiumniobat geführten Moden genutzt, um Fluoreszenz von Farbstoffmolekülen in Schichten von nur wenigen 10 nm Dicke im sichtbaren Wellenlängenbereich anzuregen. Um die Intensität an der Grenzfläche unter Beibehalten der extrem kurzen Eindringtiefe zu erhöhen, wurden Teile der Wellenleiter mit einem hochbrechenden dielektrischen Film beschichtet. Auf diese Weise konnte die Fluoreszenzanregung erhöht werden, während die Ortsauflösung erhalten blieb. Die so erhöhten Feldintensitäten wurden mit einem optischen Rasternahfeldmikroskop (SNOM) vermessen und charakterisiert. In einem weiteren Schritt wurde das Wellenleiterbauelement in ein Mikroskopsystem implementiert, wobei die evaneszenten Felder als optische Nahfeld-Lichtquelle zur Fluoreszenzanregung dienten. Anhand von Beispielen aus Strömungslehre und Biologie konnten praktische Anwendungen demonstriert werden.

Item Type: Ph.D. Thesis
Erschienen: 2008
Creators: Hahn, Julia
Title: Charakterisierung evaneszenter Felder zur örtlich hochaufgelösten Fluoreszenzanregung
Language: German
Abstract:

Aufgrund der Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten insbesondere im Bereich der Life Sciences haben sich nahfeldoptische Verfahren zur örtlich hochaufgelösten Beleuchtung der Probe etabliert und zu einem breiten und stark wachsenden Forschungsgebiet entwickelt. In dieser Arbeit wurden evaneszente Felder der in wellenleitenden Strukturen in Lithiumniobat geführten Moden genutzt, um Fluoreszenz von Farbstoffmolekülen in Schichten von nur wenigen 10 nm Dicke im sichtbaren Wellenlängenbereich anzuregen. Um die Intensität an der Grenzfläche unter Beibehalten der extrem kurzen Eindringtiefe zu erhöhen, wurden Teile der Wellenleiter mit einem hochbrechenden dielektrischen Film beschichtet. Auf diese Weise konnte die Fluoreszenzanregung erhöht werden, während die Ortsauflösung erhalten blieb. Die so erhöhten Feldintensitäten wurden mit einem optischen Rasternahfeldmikroskop (SNOM) vermessen und charakterisiert. In einem weiteren Schritt wurde das Wellenleiterbauelement in ein Mikroskopsystem implementiert, wobei die evaneszenten Felder als optische Nahfeld-Lichtquelle zur Fluoreszenzanregung dienten. Anhand von Beispielen aus Strömungslehre und Biologie konnten praktische Anwendungen demonstriert werden.

Place of Publication: Darmstadt
Publisher: Technische Universität
Uncontrolled Keywords: Nahfeldoptik, evaneszente Felder, hochaufgelöste Fluoreszenzanregung, Wellenleiter, Lithiumniobat
Divisions: 05 Department of Physics
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:23
Official URL: urn:nbn:de:tuda-tuprints-10311
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Tschudi, Prof. Dr. Theo ; Halfmann, Prof. Dr. Thomas
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 18 June 2008
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language

Due to the variety of applications especially in the research area of Life Sciences, near-field optical techniques for sample illumination with high spatial resolution have been established and become a broad and rapidly growing field of research. In this research evanescent fields of modes in waveguiding structures in lithium niobate were used to excite fluorescent dyes in layers of only a few 10 nm thickness within the visible wavelength range. In order to enhance the intensity at the interface while keeping the penetration depth extremely short, parts of the waveguides were coated by an high-refractive index dielectric film. Fluorescence excitation could thus be enhanced while maintaining the high spatial resolution. The so enhanced field intensities were measured and characterized using a Scanning Near-Field Optical Microscope (SNOM). In a further step the waveguiding device was embedded in a microscope system, where the evanescent fields were used as a near-field optical light source to excite fluorescence. Examples of practical applications in fluid mechanics and biology were presented.

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