要点

従来の光学顕微鏡では観測できない極めて弱い光でも、超伝導光センサーを用いて明瞭なカラー画像を観察できる「光子顕微鏡」を世界で初めて開発した。

背景

カラー画像観察には光学顕微鏡が多く用いられるが、光が極めて弱いと画像が暗く不明瞭となる。一方、産総研では光子の高精度検出のため超伝導を利用した光検出技術を開発してきた。産総研が開発した超伝導光センサーに光子１個が入射すると、そのエネルギーによって一時的に超伝導状態が壊れ電気抵抗が変化し、光子を検出できる。その抵抗変化の大きさから光子の波長も識別できる。

新たな成果

超伝導光センサーを光検出器として用いた光子顕微鏡を開発した。試料の測定点からの極微弱光を集光し、光ファイバーで冷凍機内のセンサー（温度100 mK）へと導く。超伝導光センサーで光子を1個ずつ検出して波長を測定し、一定時間に検出した光子の数と波長から測定点の色を識別する。試料を走査して、カラー画像を得る。図の例では、1測定点の光子数は、平均20個程度（露光時間50 ms）であった。

今後の展開