Développement d'un microscope SPR pour imagerie de phase par holographie numérique

Development of an SPR microscope for phase imaging with digital holography

• Auteur / Autrice : Hongyu Li
• Direction : Yoshitate Takakura
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, Image, Automatique, Robotique (SIAR)
• Date : Soutenance le 21/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Picart
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Serio, Patrice Twardowski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Renaud Bachelot, Serge Habraken

Mots clés

Mots clés contrôlés

Holographie numérique

Microscopie -- Technique

Résonance plasmonique de surface

Mots clés libres

Imagerie

Microscopie

Holographie numérique

Résonance du plasmon de surface

Imagery

Microscopy

Digital holography

Surface plasmon resonance

Résumé

La microscopie à résonance du plasmon de surface est une technique de microscopie sans marquage qui est capable d’imager des activités biologiques et chimiques aux interfaces métal-diélectriques. Récemment, cette technique a été combinée à l’holographique numérique (SPR-DHM) pour fournir en temps réel des images de phase produites par la résonance du plasmon de surface (SPR). On dispose ainsi d’une approche plus stable et plus sensible que celle basée sur l'intensité. Nous avons conçu et monté un nouveau microscope SPR-DHM autour d’une diode laser émettant dans le proche infrarouge (NIR) comme source lumineuse. Cela permet de diminuer l'angle de résonance et d’utiliser un objectif d’ouverture numérique (ON) proche de 1.42 au lieu des objectifs d’ON extrêmement élevées. On dispose ainsi d’un système plus accessible. Le microscope NIR SPR-DHM a été utilisé pour observer des interfaces or-air et or-eau. Les hologrammes SPR correspondants ont été enregistrés et reconstruits avec succès, ce qui révèle la potentialité du microscope pour l'imagerie biologique.

Surface plasmon resonance microscopy (SPRM) is a label-free technique that is capable of real-time imaging of biological and chemical activities at metal-dielectric interfaces. Recently, such a technique has been combined with digital holography (SPR-DHM), which allows real-time imaging of the phase response of surface plasmon resonance (SPR). It has a higher stability and sensitivity than the intensity based SPRM. We have designed and built a novel SPR-DHM using a near-infrared (NIR) laser diode. Since the NIR source reduces the resonance angle, an objective with NA of about 1.42 has been employed instead of the conventionally used extremely high NA objectives. As a result, it is much more cost-effective. The proposed NIR SPR-DHM has been tested on gold-air and gold-water interfaces. The SPR holograms have been successfully recorded and reconstructed. A high potential of the NIR SPR-DHM for biological imaging is expected.