【摘要】：雙光子激發(fā)熒光憑借著極高的空間分辨率、激發(fā)譜與發(fā)射譜明顯分開以及對生物樣品損害小等優(yōu)點,使得其在生物科學、材料科學以及物理學等領域體現(xiàn)出非常高的研究與應用價值。然而與單光子激發(fā)熒光相比,雙光子激發(fā)熒光輻射強度相對較低,限制了雙光子熒光技術的進一步開發(fā)與應用,而通過貴金屬納米結構襯底產(chǎn)生的表面等離激元增強熒光的激發(fā)效率與輻射效率實現(xiàn)增強熒光的技術得到了廣泛的研究與應用�；诖�,本論文結合表面等離激元增強技術與雙光子熒光技術,利用周期性銀圓盤陣列-二氧化硅-銀膜復合結構的雙波長共振特性實現(xiàn)雙光子激發(fā)熒光強度的匹配增強。本論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)通過有限元法研究了周期性銀納米圓盤陣列通過二氧化硅中間層與銀膜隔離的復合結構的光學特性。采用背景散射場模型與兩步法仿真模型研究了該共振結構的近場增強特性;通過端口反射率計算模型計算了該共振結構的反射譜;同時還研究了10×10陣列結構的散射特性及其角向分布,并通過選擇合理的結構參數(shù)調(diào)節(jié)雙波長共振峰位匹配雙光子熒光的激發(fā)波長與發(fā)射波長。(2)采用電子束熱蒸發(fā)沉積與電子束曝光技術,在石英玻璃襯底上制備了周期性銀納米圓盤陣列-二氧化硅-銀膜的多層復合結構,并通過掃描電子顯微鏡(SEM)表征該復合結構的表面形貌。以氙燈作為光源配合倒置研究型顯微鏡,通過多級小孔光闌縮小光束對共振區(qū)域進行了微區(qū)測量,從實驗上驗證了該結構的理論正確性以及制備工藝的可行性。(3)選取DCM激光染料作為雙光子激發(fā)熒光的增強目標,研究了四種不同的基底對雙光子激發(fā)熒光強度的影響。研究結果表明:當共振結構的兩個共振波長與雙光子熒光的激發(fā)波長與發(fā)射波長同時匹配時,可以達到最好的增強效果。
【圖文】：

圖 1-1 分子吸收與發(fā)射過程的 Jablonski 能級圖規(guī)條件下，由于激發(fā)光的光子密度低，熒光物質(zhì)一次僅能吸收一個光遷回到基底過程中發(fā)出熒光，這就是一般意義上的熒光發(fā)射，其是一。而當激發(fā)光光子密度滿足熒光物質(zhì)同時吸收兩個光子的條件下 激弛豫、輻射躍遷至基態(tài)并發(fā)出熒光，稱之為雙光子熒光。雙光子激發(fā)熒xcited Fluorescence，TPEF）過程就是物質(zhì)分子或原子同時吸收兩個低子的能量和等于該分子或原子基態(tài)與激發(fā)態(tài)能量之差，并通過中間能級）過渡躍遷至激發(fā)態(tài)。單光子的激發(fā)過程發(fā)生在不同對稱能級之間能級與激發(fā)態(tài)能級、基態(tài)能級的對稱性均不相同，熒光躍遷發(fā)生在激者中間能級與基態(tài)之間，而要產(chǎn)生雙光子過程，激發(fā)光必需具有足夠明顯，雙光子熒光的激發(fā)波長要比發(fā)射波長長的多，從而在光譜上很光譜與熒光光譜，，其可以有效的避免激發(fā)光對熒光探測的影響。熒光統(tǒng)正是利用雙光子激發(fā)熒光的這一優(yōu)點，大大降低了信噪比使得圖像。單光子熒光的線性光學過程，雙光子激發(fā)熒光過程是一種三階非線性

東南大學碩士學位論文相對很小，而對樣品的穿透能力更強更深；最后，由于雙光子過程中的瑞利散射的噪聲遠小于單光子過程中的背景噪聲，從而在雙光子熒光顯微成像時可以獲得更高比度，而且激發(fā)波長與發(fā)射波長相差較大，更利于察覺到檢測過程中的差異。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O433.4;O657.3

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