According to recent progress in high resolved
fluorescence microscopy literature presents relations for the
spatial resolution limit with an infinite resolution of fluorescing
pigments. We show that similar relations would also be found for
the time resolution. According to information theory the
resolution is limited by the capacity of the employed computer
system. Therefore an infinite resolution is not possible although
fluorescence spectroscopy might be still far away from the
principal lower bound of resolution for arbitrary big and
arbitrary stable systems.
Inhaltsverzeichnis
- I. INTRODUCTION
- II. THE RESOLUTION OF MODERN TSCSPC TECHNIQUES
- A. Spatial resolution
- B. Temporal Resolution
- III. BEKENSTEIN LIMIT AND HEISENBERG'S UNCERTAINTY RELATION
- A. Bekenstein limit
- B. Analogy to Heisenberg's uncertainty relation
- IV. EXPERIMENTAL EXAMPLE
- V. CONCLUSION AND FURTHER ASPECTS
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieser Artikel untersucht die Auflösungsgrenzen der zeit- und ortskorrelierten Einzelphotonenzählung (TSCSPC) in der Fluoreszenzspektroskopie. Die Arbeit befasst sich mit der Frage, ob die Auflösung in TSCSPC theoretisch unbegrenzt ist oder ob es prinzipielle Grenzen gibt, die die Auflösungsgrenze bestimmen.
- Abbe-Diffraktionsgrenze und deren Korrektur für hochauflösende Techniken
- Die Rolle des Signal-Rausch-Verhältnisses und der Photonenzahl für die zeitliche Auflösung
- Der Bekenstein-Limit als prinzipielle Grenze für die Informationsmenge in einem beschränkten System
- Die Analogie zwischen dem Bekenstein-Limit und der Unschärferelation von Heisenberg
- Experimentelle Beispiele zur Veranschaulichung der Auflösungsgrenzen in TSCSPC
Zusammenfassung der Kapitel
- I. INTRODUCTION: Die Einleitung erläutert die Bedeutung von TSCSPC in der Nanobiophotonik und stellt die besonderen Herausforderungen und Möglichkeiten dieser Methode dar.
- II. THE RESOLUTION OF MODERN TSCSPC TECHNIQUES: Dieses Kapitel analysiert die räumliche und zeitliche Auflösung von modernen TSCSPC-Techniken. Es zeigt, dass die räumliche Auflösung zwar prinzipiell unbegrenzt ist, aber in der Praxis durch technische Einschränkungen begrenzt ist.
- III. BEKENSTEIN LIMIT AND HEISENBERG'S UNCERTAINTY RELATION: Dieses Kapitel stellt den Bekenstein-Limit vor, der eine allgemeine obere Schranke für das Verhältnis von Entropie zu Energie in beschränkten Systemen darstellt. Es zeigt, dass der Bekenstein-Limit eine prinzipielle untere Grenze für die Unsicherheit von Wahrscheinlichkeitmessungen in geschlossenen Systemen impliziert.
- IV. EXPERIMENTAL EXAMPLE: Dieses Kapitel illustriert die in der Arbeit beschriebenen Konzepte anhand eines experimentellen Beispiels, in dem die fluoreszenzbasierte Charakterisierung von Chlorophyll-bindenden Proteinen (WSCP) mit Hilfe von TSCSPC durchgeführt wird.
- V. CONCLUSION AND FURTHER ASPECTS: Die Schlussfolgerung fasst die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit zusammen und beleuchtet weitere Aspekte der Auflösungsgrenzen in TSCSPC.
Schlüsselwörter
Die Arbeit befasst sich mit den Schlüsselbegriffen wie zeit- und ortskorrelierte Einzelphotonenzählung (TSCSPC), Fluoreszenzspektroskopie, Auflösungsgrenzen, Abbe-Diffraktionsgrenze, Bekenstein-Limit, Unschärferelation von Heisenberg, Nanobiophotonik und Chlorophyll-bindende Proteine (WSCP).
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Bekenstein-Limit?
Es ist eine theoretische obere Grenze für die Informationsmenge (Entropie), die in einem begrenzten Raum mit einer bestimmten Energie enthalten sein kann.
Gibt es eine absolute Auflösungsgrenze in der Mikroskopie?
Obwohl moderne Techniken wie TSCSPC die Abbe-Diffraktionsgrenze umgehen, ist die Auflösung letztlich durch die Informationskapazität des Systems begrenzt.
Wie hängen das Bekenstein-Limit und die Unschärferelation zusammen?
Die Arbeit zieht eine Analogie zwischen beiden, da beide prinzipielle Untergrenzen für die Unsicherheit von Messungen in physikalischen Systemen implizieren.
Was bedeutet TSCSPC in der Spektroskopie?
TSCSPC steht für zeit- und ortskorrelierte Einzelphotonenzählung, eine Methode zur hochauflösenden Analyse von Fluoreszenzsignalen.
Warum ist unendliche Auflösung theoretisch unmöglich?
Gemäß der Informationstheorie ist jede Auflösung durch die Kapazität des verwendeten Computersystems und die physikalischen Grenzen des Universums limitiert.
- Citation du texte
- Franz-Josef Schmitt (Auteur), 2008, The ultimative resolution limit in the universe, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/159774
