Super-Resolution Fluorescence Microscopy Based on Physical ...

Contents
Abstract i
Résumé iii
List of notations xiii
1 Introduction 1
1.1 <strong>Super</strong>-resolution in optical microscopy . . . . . . . . . . . . 2
1.1.1 <strong>Super</strong>-resolution through localization . . . . . . . . . 2
1.2 <strong>Fluorescence</strong> localization microscopy . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Contributions of the thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Organization of the thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 <strong>Fluorescence</strong> microscopy 9
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 <strong>Fluorescence</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.1 e physical principles of uorescence . . . . . . . . 11
2.2.2 e green revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3 Microscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.1 e wideeld microscope . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.2 e confocal scanning microscope . . . . . . . . . . . 20
2.3.3 Sample setup and aberrations . . . . . . . . . . . . . 21
2.4 Detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4.1 Characteristic parameters of detection systems . . . . 22
2.4.2 Detection technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.5.1 Noise sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.2 Sample-dependent limitations . . . . . . . . . . . . . 26
2.6 <strong>Fluorescence</strong> Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.6.1 FRET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.2 FRAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.3 FLIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
vii