蛍光体研究のための時間相関単一光子計数系及び高真空及び周囲ガス環境下における高効率集光系の開発: イオン性液体と液侵対物レンズの使用

摘要

We have developed a time-correlated single photon counting system which has a modified photomultiplier tube as photon detector with properties of a high quantum efficiency, relatively large active area, and extremely small dark counts, for studying fluorescence characteristics of a single emitter. In this type of study, it is also important to collect emitted light from a single emitter. Therefore, we have developed an efficient light-collection system under high vacuum and various ambient gas conditions. This system has an immersion objective and an ionic liquid is used as a refractive index matching medium, and these are positioned in high vacuum. Using the measurement system, we have investigated fluorescence characteristics of single colloidal quantum dots and fluorescence dyes. Finally, we discuss the possibility for applications to various optical measurements using the measurement system.%単一蛍光体の蛍光挙動解析などの研究のため、検出器として量子効率が高く、検出面積が比較的大きく、ダークカウントが極めて小さい光電子増倍管を用いた時間相関単一光子計数系を開発した。このような研究では単一蛍光体から発せられた蛍光を効率よく集光する必要がある。このため、高真空中や様々な周囲ガス環境下において試料からの蛍光を高効率に集光することを可能にする集光系も開発した。具体的には屈折率マッチング媒体としてのイオン性液体と高い開口数をもつ液浸対物レンズを高真空中に置いた集光系である。この計測系を用い、単一の量子ドットコロイドや蛍光色素に対して、蛍光挙動解析を行った結果について述べる。最後に、この計測系の様々な光学測定への応用の可能性について述べる。