論文の概要: Single-molecule orientation localization microscopy I: fundamental limits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.04060v2
• Date: Sun, 31 Jan 2021 05:09:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-29 15:36:13.763154
• Title: Single-molecule orientation localization microscopy I: fundamental limits
• Title（参考訳）: 単分子配向局在顕微鏡I:基本限界
• Authors: Oumeng Zhang and Matthew D. Lew
• Abstract要約: 古典的および量子的推定理論に適応し、可能な限りの精度を導出するための数学的枠組みを提案する。 可能なすべての回転運動を測定するための最大感度限界を達成できる機器を設計することは不可能である。 総じて、可能な2次元および3次元の局所化および配向測定タスクの最大精度のために、単一の計器を最適化することはできないと結論付けている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Precisely measuring the three-dimensional position and orientation of individual fluorophores is challenging due to the substantial photon shot noise in single-molecule experiments. Facing this limited photon budget, numerous techniques have been developed to encode 2D and 3D position and 2D and 3D orientation information into fluorescence images. In this work, we adapt classical and quantum estimation theory and propose a mathematical framework to derive the best possible precision for measuring the position and orientation of dipole-like emitters for any fixed imaging system. We find that it is impossible to design an instrument that achieves the maximum sensitivity limit for measuring all possible rotational motions. Further, our vectorial dipole imaging model shows that the best quantum-limited localization precision is ~4-8% worse than that suggested by a scalar monopole model. Overall, we conclude that no single instrument can be optimized for maximum precision across all possible 2D and 3D localization and orientation measurement tasks.
• Abstract（参考訳）: 個々のフルオロフォアの3次元位置と配向を正確に測定することは、単一分子実験においてかなりの光子ショットノイズのため困難である。 この限られた光子予算にもかかわらず、2Dと3Dの位置と2Dと3Dの配向情報を蛍光画像にエンコードする多くの技術が開発されている。 本研究では, 古典的および量子的推定理論を適用し, 固定撮像系における双極子型エミッタの位置と配向を測定するための最適精度を導出する数学的枠組みを提案する。 全ての可能な回転運動を測定するための最大感度限界を達成する機器を設計することは不可能である。 さらに,ベクトル双極子イメージングモデルでは,スカラーモノポールモデルより量子制限局所化精度が約4-8%低いことが示されている。 総じて、可能な2次元および3次元の局所化および配向測定タスクの最大精度に最適化できる機器は存在しないと結論付けている。

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