Single quantum emitters detection with amateur CCD: Comparison to a scientific-grade camera

Optics and Laser Technology. 2021. Vol. 143. Article 107301.

Гритченко А. С., Eremchev I., Naumov A., Мелентьев П. Н., Балыкин В. И.

Флуоресцентная визуализация одноквантовых излучателей света (атомов, молекул, квантовых точек, центров окраски в кристаллах) является неотъемлемой экспериментальной проблемой современной фотоники и ее многочисленных приложений. В этих измерениях использование высокочувствительных камер имеет ключевое значение. Последние достижения в технологиях связи заряда устройства (CCD) и металлооксидные полупроводниковые (CMOS) датчики открывают возможности для обнаружения сигналов очень низкой освещенности с точностью до счета одиночных фотонов. В настоящей работе мы исследуем параметры профессиональных камер научного и любительского уровня для их использования во флуоресцентной наноскопии с обнаружением одиночных молекул и вообще квантовых излучателей разной природы. Экспериментальные исследования регистрации фотолюминесценции единичных квантовых эмиттеров света проводились с использованием коллоидного раствора квантовых точек CdSeS/ZnS (QD), которые обычно рассматриваются как основа различных сенсоров. Найдены оптимальные параметры измерений для любительской CCD камеры для получения изображений одиночных квантовых точек с отношением сигнал / шум сравнимых с профессиональной CCD камерой научно-исследовательского класса, при выдержках от 1 с до 1000 с.

Ключевые слова: визуализация, optical sensors, фотоника, оптическая микроскопия, photonics, optical microscopy, detector, детектор, оптический сенсор, флуоресцентная микроскопия, fluorescent microscopy, imaging, CCD, CMOS, CCD, CMOS, Одиночные молекулы