Electron-beam induced optical superresolution in integrated light-electron microscopy

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Hoogenboom, Jacob
dc.contributor.author Väkeväinen, Aaro
dc.date.accessioned 2014-11-11T12:07:06Z
dc.date.available 2014-11-11T12:07:06Z
dc.date.issued 2014-11-04
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14456
dc.description.abstract We have developed an optical superresolution method based on electronbleaching of fluorophores in integrated light-electron microscopy. The main advantage of this novel superresolution method is that the non-fluorescent ultrastructure of the sample can be revealed by the simultaneously acquired SEM image. Furthermore, as the fluorescence superresolution image is based on an electron-beam-induced modification of the specimen, by "switching off" fluorescent probes, both the fluorescence and SEM image are recorded with perfect spatial overlap - being a great advantage for correlative imaging. The superresolution method is demonstrated with fluorescent microspheres, having a diameter of 40--50~nm. Their bleaching behaviour is studied as a function of various exposure parameters, and we show that the bleaching rate is mostly dependent on the injected electron dose and electron landing energy. The superresolution experiments are performed in an integrated light-electron microscope platform (SECOM, Delmic), with which fluorescence emission of the sample can be monitored while the electron beam scans over it. The method is successfully demonstrated with the fluorescent beads on ITO-coated glass and TEM-grid substrates. We have achieved a localization precision of approximately 100~nm of the fluorescent beads, and an image resolution of 160~nm -- well beyond the diffraction limit of light. The method may eventually provide an excellent tool for researchers doing correlative light-electron microscopy in modern life sciences, such as cell and molecular biology. en
dc.description.abstract Olemme kehittäneet optisen superresoluutiomenetelmän, joka perustuu fluoresoivien molekyylien elektronisuihkuvalkaisuun integroidussa valo-elektronimikroskopiassa. Tämän aivan uudenlaisen superresoluutiomenetelmän suurin etu on, että näytteen ei-fluoresoiva hienorakenne pystytään paljastamaan samaan aikaan otetun elektronimikroskooppikuvan avulla. Koska fluoresenssikuva kerätään ”sammuttamalla” fluoresoivia molekyylejä elektronisuihkun avulla, on fluoresenssi- ja elektronimikroskooppikuvien koordinaatisto täsmälleen sama, mikä on suureksi hyödyksi ajatellen korreloivaa kuvantamista. Superresoluutiomenetelmä demonstroidaan fluoresoivien mikropallojen avulla, joiden halkaisija on 40--50~nm. Ensimmäiseksi mikropallojen sammumiskäyttäytymistä tutkitaan eri valkaisuparametrien funktiona. Näytämme, että valkaisunopeus riippuu enimmäkseen syötetystä elektroniannoksesta ja elektronien energiasta. Superresoluutiokokeet toteutetaan integroidulla valo-elektronimikroskooppialustalla (SECOM, Delmic), jossa fluoresenssisignaalia voidaan tarkkailla samalla kun elektronisuihku pyyhkii näytteen pintaa. Menetelmän osoitetaan toimivan ITO-päällystetyillä lasialustoilla, sekä TEM-hiloilla. Olemme saavuttaneet n. 100~nm tarkkuuden fluoresoivien mikropallojen lokalisaatiossa, fluoresenssikuvan resoluution ollessa n. 160~nm, joka on reilusti valon diffraktiorajan alapuolella. Menetelmä voi aikanaan tarjota erinomaisen työkalun tutkijoille, jotka hyödyntävät korreloivaa valo-elektronimikroskopiaa biotieteissä, kuten solu- ja molekyylibiologiassa. fi
dc.format.extent 6+101
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Electron-beam induced optical superresolution in integrated light-electron microscopy en
dc.title Optinen superresoluutio käyttäen hyväksi elektronisuihkua integroidussa valo-elektronimikroskopiassa fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword fluorescence microscopy en
dc.subject.keyword correlative light-electron microscopy en
dc.subject.keyword optical superresolution en
dc.subject.keyword electronbleaching en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201411123033
dc.programme.major Optiikka fi
dc.programme.mcode F3004 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Törmä, Päivi
dc.programme Teknillisen fysiikan ja matematiikan koulutusohjelma fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account