Summary
Her presenterer vi en protokoll for å anslå materiale og overflate optiske egenskaper ved hjelp av foto-akustiske effekt kombinert med total intern refleksjon. Denne teknikken svinnfeltbaserte photoacoustics kan brukes til å lage en fotoakustisk metrologi system for å estimere materialenes tykkelser, bulk og tynn film brytningsindekser, og utforske sine optiske egenskaper.
Introduction
Fremskritt i forståelsen av optiske materialer 1,3,4,6,7,10,13-16 har gitt ny innsikt i etableringen av tynnfilm materialer for en rekke optiske enheter, inkludert antireflection belegg på linsene, høy utryddelse ratio optisk filtre og svært absorberende skive bølgeledere 17. Disse fremskritt ville ikke være mulig uten bruk av mange karakteriseringsteknikker, slik som ellipsometry 4,6,18, kontaktvinkelmåling, atomkraftmikroskopi 7,11,19, og scanning / transmisjons-elektronmikroskopi, som bistår i iterativ forbedring av disse teknologiene ved å gi direkte tiltak eller indirekte beregninger av grunnleggende optiske materialegenskaper. Nevnte egenskaper, slik som brytningsindeksen, styrer hvordan materialene samhandler med innfallende fotoner, som direkte påvirker deres funksjon og deres anvendelse i optiske anvendelser. Men hver av disse teknikkene har begrensningene knyttet til vedtaketsjon, prøveopparbeidelse, kostnader og kompleksitet, og hver genererer bare et delsett av dataene som trengs for å fullkarakterisere materialet. Når det er sagt, et nytt sett med teknikker, kjent som flyktige feltbaserte photoacoustics (EFPAs) 5,6,15,18,20-49 som vist i figur 1, har potensialet til å estimere materialegenskaper på nanoskala i en konsolidert sett av eksperimenter. EFPA omfatter under teknikker for total intern refleksjon fotoakustisk spektroskopi (TIRPAS) 23,25,26,33-35,43-45, fotoakustisk spektroskopi / total intern refleksjon fotoakustisk spektroskopi refraktometri (PAS / TIRPAS refraktometri) 18, og optisk tunneling fotoakustisk spektroskopi (OTPAS) 6, og har vært brukt til å estimere bulk og tynn film brytningsindeks, filmtykkelsen, så vel som å detektere absorberende materiale på et prisme / prøve eller substrat / prøve-grensesnittet.
For å forstå den EFPAs mekanisme, enmå først forstå konseptet med fotoakustisk spektroskopi (PAS), som refererer til generering av ultrasoniske trykkbølger ved den raske thermoelastic utvidelse av en kromofor, etter absorpsjon av en ultra-kort (<usek) lyspuls (figur 1). Teoretisk og matematisk rammeverk for foto-akustiske effekt omtalt i denne artikkelen kan fås her 50-59. Den resulterende trykkendring kan påvises ved hjelp av en ultralyd-mikrofonen eller transduser. Den fotoakustisk effekt, opprinnelig oppdaget i 1880 med oppfinnelsen av Alexander Graham Bell photophone, ble "gjenoppdaget" i begynnelsen av 1970-tallet på grunn av fremskritt i laser og mikrofonteknologi, og til slutt satt i praktisk bruk for å fylle nisje applikasjoner fra biomedisinsk bildebehandling til tynn film analyse til ikke-destruktiv testing av materialer. 1,53-57,59-82 Denne effekt kan matematisk beskrives med en-dimensjonal bølgeligninger, karakterisert ved at the bølge er en enkel akustisk kilde hvis trykk (p) varierer både i posisjon (x) og tid (t):
med løsninger for enkle akustiske kilder av formen 64
hvor p er trykk, Γ = αv s 2 / C p hvor α er volumet varmeutvidelseskoeffisient, er v s lydhastigheten i mediet, og Cp er varmekapasiteten ved konstant trykk, H 0 er den strålingseksponering av laserstrålen, er c lydhastigheten i den eksiterte medium, x er lengden, og t er tid. Størrelsen av den resulterende akustiske bølgen er avhengig direkte på den optiske absorpsjonskoeffisienten av materialet, g a, wjør er den inverse av den optiske penetreringsdybden, δ, som igjen er et mål på avstanden lyset går før det faller til 1 / e av den opprinnelige optiske intensiteten. Selv om ligning (1) er en generell likning for en en-dimensjonal plan bølgekilde, vil typisk dempere avgi en sfærisk akustisk bølge i tre dimensjoner. Utover den matematiske beskrivelsen, anvendelser av den foto-akustiske effekt 54 spenn mange bildediagnostikk som mikroskopi, CT, og til og med molekyl avbildning på grunn av den foto-akustiske effekt som har høy følsomhet på grunn av den store optiske absorpsjon på grunn av den naturlig foreliggende kromofor hemoglobin. Andre anvendelser av foto-akustiske effekt selv inkluderer estimering av ulike tynnfilm egenskaper 15,16,20,21,24,26-32,36-39,41,42,56,83,84. Imidlertid, PAS har visse begrensninger: (1) sitt omfattende optiske inntrengningsdybde eliminerer evnen til å sondere nærfeltet optiske egenskaper ved flatene (2) dets effektivitet til å fange den utsendte akustiske energi er lav på grunn av sfærisk spredning av mesteparten av energien bort fra detektoren (3) prøver må inneholde kromoforer i bølgelengde regimet under vurdering.
Når det kombineres med svinnende feltbaserte teknikker, men mange av disse begrensningene kan bedres. Det flyktige feltet oppstår når en lysstråle undergår total indre refleksjon (TIR), som beskrevet av Snells lov, som bevirker også tillater fiberoptiske bølgeledere for å lede lys store avstander (km) for beregning og telekommunikasjonsapplikasjoner. Ved praktiske anvendelser, er det flyktige feltet brukes i en rekke av karakterisering og bildebehandling teknologier, inkludert attenuert total refleksjonsspektroskopi (ATR). Imaging oppnås med høy kontrast på grunn av innesperring av lyset til i løpet av de første få hundre nanometer til prøven av interesse. Det flyktige feltet skjer i form av en exponentially råtnende felt som strekker seg inn i det ytre medium til en optisk penetreringsdybde som er typisk i størrelsesorden av den bølgelengde som brukes (vanligvis ~ 500 nm eller mindre), som vist i ligningene 3 og 4.
hvor I er lysintensiteten i% ved et sted z fra prismet / prøve grensesnitt, er jeg 0 innledende lysintensiteten i% ved grenseflaten, z er avstanden i nanometer, og δ p er den optiske inntrengningsdybde, som vist i ligning 4. med en slik liten optisk inntrengningsdybde, er det flyktige feltet i stand til å samhandle med omgivelsene meget nær grenseflaten mellom de to materialer, og vel under de optiske og akustiske diffraksjon grenser. De optiske egenskaper av materialer eller partikler innenfor dette område kan forstyrre feltet eller på annen måte endre sin generasjon, som interaksjon kan bli detektert ved en rekke metoder 3,5,6,10,15,17,18,21,23,25-27,29-47,84-95.
Når evanescent teknikker kombineres med PAS, kan den foto-akustiske bølgeformer frem anvendes for å karakterisere materialer eller partikler som vekselvirker med det flyktige feltet, skaper det flyktige felt basert photoacoustics (EFPAs) familie av teknikker, som vist i figur 1. Denne familie innbefatter, men er ikke begrenset til, total indre refleksjon fotoakustisk spektroskopi (TIRPAS), optisk tunnelefotoakustisk spektroskopi (OTPAS), og overflate-plasmonresonans fotoakustisk spektroskopi (SPRPAS). Den interesserte leser henvises til følgende referanser for avledninger av ligningene som brukes for TIRPAS 5,6,18,23,25,26,33-35,43-47, PAS / TIRPAS refraktometri 18, og OTPAS 6. I hvert tilfelle blir den foto-akustiske effekt generert gjennom en annen mekanisme enn eksitasjon enkel transmisjon gjennom et prisme; for eksempel i TIRPAS, er lyset evanescentlykoblet gjennom et prisme / substrat / sample-grensesnittet inn i kromoforer (som kan omfatte prøvematerialet i seg selv, eller gjestemolekyler i prøven), mens i SPRPAS, den primære modusen for magnetisering er i stedet gjennom absorpsjon av en overflate plasmon, som er en sekundær EM bølge opprettes når energien av det flyktige feltet blir overført til elektronskyen av et metall-lag avsatt på prismeoverflaten. Denne familien av teknikker ble opprinnelig oppfunnet i 1980 av Hinoue et al., Og forbedres ved T. Inagaki et al. Med oppfinnelsen av SPRPAS, men så lite utvikling på grunn av tekniske begrensninger i lyskilder og tilgjengelig deteksjonsutstyr . Mer nylig har tidligere undersøkelser vist at økte følsomhet og verktøyet er mulig med moderne polyvinylidenfluorid (PVDF) ultrasoniske detektorer og Q-svitsjet neodym-dopet yttrium-aluminium-granat (Nd: YAG) laser. Nærmere bestemt, nanosekund-pulset Nd: YAGlasere resultere i en 10 seks gangers økning i den spisseffekt, noe som gjør det mulig EFPAs teknikker for å bli nyttige verktøy for å evaluere de optiske egenskapene til en rekke materialer og grensesnitt 5,6,15,18,21-29,31-47,84 , 96. I tillegg har tidligere arbeid videre vist evnen av slike teknikker for å bestemme strukturell informasjon om materialet på en grenseflate, som var tidligere ikke oppnåelig med tradisjonelle fotoakustisk spektroskopi (PAS) teknologier på grunn av deres forholdsvis stor inntrengningsdybde 53,55,57,59, 61,62,69,73,75,80,81.
Denne funksjonen er vist i protokollene som følger under OTPAS teknikk; imidlertid, på en mer grunnleggende de tre teknikkene som hver er avhengige av en annen definitiv ligning, som bestemmer egenskapene til teknologien. For eksempel, i TIRPAS, den optiske inntrengningsdybden av det svinnende felt, δ 'p, som driver første rekke den resulterende akustiskesignalintensitet til et absorberende prøve, og er beskrevet av:
hvor λ 1 er bølgelengden for lys som forplanter seg gjennom prismet medium og er definert ved relasjonen λ 1 = λ / n 1, hvor n er en brytningsindeks av prismet materiale. I tillegg refererer θ til vinkelen for eksitasjon, og n 21 refererer til forholdet mellom brytningsindeksene for hvert medium, og er definert ved n = 21 n 2 / n 1, hvor n2 er brytningsindeksen for prøvematerialet. Jo større den optiske penetrasjonsdybden, er det mer materiale som bestråles. For den foto-akustiske effekt er, desto større den optiske penetreringsdybden, jo mer materiale blir eksitert som kan frembringe akustiske bølger som fører til en større akustisk signal.
hvor n 1 er brytningsindeksen for prismet, θ 1 er innfallsvinkelen på prismet / prøve grensesnitt, n2 er brytningsindeksen for prøven, og θ 2 er vinkelen for det lys som brytes gjennom den annen medium. Følsomheten for estimering av brytningsindeksen for et materiale er primært drevet av nøyaktigheten av beregningen av θ 1. I total indre refleksjon, noe som oppnås når θ 1 er utenfor den kritiske vinkel som genererer et flyktig felt, sin θ 2 = 1 og derfor ligning 5 reduseres til n 2 = n 1 sinG en. (Merk: θ 1 =θ kritisk) kjenne vinkelen ved hvilken numeriske deriverte (dP / dθ hvor P er topp-til-topp spenning av den foto-akustiske signalet og θ er innfallsvinkelen for lyset med prøven) av den foto-akustiske signalet har en lokal minima tillater for estimering av θ en som gjør det mulig for brukeren å løse for n 2, og dermed anslå massebrytningsindeksen for en prøve som er vist i figur 1.
Til slutt, i OTPAS, den følgende ligning gjelder optisk overføring i% til fotoakustisk topp-til-topp spenning av:
hvor T er den prosent optisk overføring, p er topp-til-topp spenning som genereres av den vinkelspektrum av et substrat med en film på den, er p 0 er topp-til-topp spenning som genereres av vinkelspektrum ofa substrat, er β koblingskonstanten basert på brytningsindeksen for prisme og nedsenking olje, er α dempningsfaktoren, og er en faktor som inkluderer tykkelse og brytningsindeks for prøven filmen innenfor det flyktige feltet. Følsomheten av denne teknikken for å tykkelse og brytningsindeks er drevet av nøyaktigheten av estimering av topp til topp akustiske signalintensitetene, p og p 0 ved hver innfallsvinkel i vinkelspektrum. Det har vist seg at β direkte kan beregnes basert på de brytningsindeksene for prismet og nedsenking olje; følgelig er det en enkel oppgave å beregne den optiske overføring ved hver innfallsvinkel og deretter trekke ut et estimat for brytningsindeksen og tykkelsen av filmen gjennom statistisk analyse kurvetilpasning. Den interesserte leser henvises til Goldschmidt et al. For mer informasjon. 5,6
Than EFPA system er et fotoakustisk baserte system i stand til å estimere tykkelsen, tynn film brytningsindeks, bulkbrytningsindeks, og generering av akustiske signaler gjennom optiske absorpsjon for deteksjon. Systemet består av en laser, et optisk tog lede lyset til prismet / prøve og til laserenergimåling side. Laserenergimåling side blir brukt til å normalisere den foto-akustiske signalet til den innfallende laserenergi som vist i figur 2. EFPAs system er drevet av en trinnmotor driver til å rotere prisme / utvalget for vinkel spektra i PAS / TIRPAS refraktometri og OTPAS . Systemet henter data via en digital oppkjøpet kort og gir et brukergrensesnitt og automatisert scenen kontroll gjennom en i huset program.
Protocol
1. Sette opp systemet
- Bruk cyanoakrylat epoxy å følge en 9 mm diameter, 1 mm tykk rød lateksgummi sylinder til den fremre flate av en 10 MHz ultralyd-transduser, og bruk cyanoakrylat epoxy å følge en 9 mm diameter, 1 mm tykk rød latexgummi sylinder til en 6 mm tykk akryl blokk som deretter epoksylimes på samme måte til referanseultralydomformer for å virke som en akustisk avstandsstykke.
- Sett opp en optisk tog som har en bjelke ekspander å bli truffet av lasers først. Deretter plasserer en manuelt justerbar blender andre. Man bruker en polariserende stråledeler kube som det tredje element og plassere den ultrasoniske transduseren ikke i EFPAs prismet holderen og svingeren i EFPAs prismeholderen ved hver utgang av den ikke-polariserende strålesplitter.
Merk: polariserende stråledeler kube brukes til å sikre en ren, enkel polarisering for eksitasjon da dette er avgjørende for riktig funksjonalitet av alle EFPA teknikker. - Utvid outgoing laserstråle ved hjelp av linser for å skape en stråleutvider av minst 3X fra Q-svitsjede ND: YAG laser.
Merk: Bjelken er med hensikt overdimensjonert i forhold til lateksgummi absorberen på prøven transduseren for å sikre riktig sensorfunksjonen til tross for laserlys gå av på grunn av brytning gjennom prismet ved forskjellige innfallsvinkler. - Juster den optiske toget og EFPA prisme holderen slik at den flate siden av fjellet nærmeste prismet vil bli satt til en 0 ° vinkel ved hjelp av et digitalt nivå. Dette sikrer en riktig startpunktet for den vinkelspektrum data som samles inn i løpet av forsøkene.
- Koble til og slå på eksterne enheter som oscilloskop, stepper motor driveren til datamaskinen, ultralydtransduserne, og XY scenen motorer. Fysisk koble svingeren ikke er i EFPA prisme festet til Ch0 og fysisk koble svingeren i EFPA prisme festet til Ch1 via 50 ohm BNC kabler. Programvaren er forhåndsprogrammert til å gjenkjenne encoustic signaler fra disse spesifikke kanaler.
2. EFPA System initialisering og optisk Alignment
- justeres manuelt justerbar åpning for å blokkere strålen til en diameter på 1 mm.
- Start programmering programvare (f.eks LabVIEW), angi vinkelen til 70 ° ved å trykke på den grønne "flytte" -knappen for å flytte mount til vinkelen nødvendig for 70 ° eksitasjon ved prisme / prøven grensesnitt.
- Ved hjelp av egnede laser vernebriller (OD 7+ ved 532 nm), se inn i prismet fra siden vinkelrett på laserstrålen og manuelt flytte scenen i X og Y-aksene ved hjelp av håndhjulene inntil 1 mm laserpunktet er fluorescerende synlig på gummilateks. Sørg for at strålen er sentrert på latex.
- Utvid den manuelt justerbare åpning til maksimal åpning og se på den løpende frontpanelet på programmet for å sikre både laser energi måling fotoakustisk signal fra EFPA prisme mount (rød line) og den foto-akustiske signalet fra laseren energimåling side (hvit linje) er synlige og har omtrent samme amplitude.
- Stoppe programmet ved å trykke på "STOP" -knappen.
Merk: Hvis knappen ikke trykkes prismet må tilbakestilles manuelt før du fortsetter testingen. Når initial protokollen er fullført, kan TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometri, eller OTPAS utføres.
3. TIRPAS Technique
- Plasser prismet i plast prismet adapteren for montering som vist i figur 3. Deretter plasserer 2,5 ul av immersjonsolje indekstilpasset til den type prisme anvendt, på midten av prismet og sandwich oljen ved å plassere et substrat oppå oljelaget.
- Plassere 25 ul av prøven på lateksgummi som er koblet til svingeren i EFPAs svingeren monteres som vist i figur 3 slik at den strøk hele overflaten uten bobledannelse. Det kan prøvevære en hvilken som helst optisk absorberende materiale slik som en oppløsning av fargestoff, et biologisk fluid, eller en analytt suspendert i en oppløsning. Ingen fremstillingen av prøven er nødvendig. Komprimer prismet montere og stramme fjellet sammen med festeskruene til et sett moment på 16,75 g / mm for hver skrue.
- Velg "Oppsett" -kategorien og velg "Setup" på rullegardinmenyen.
- Kjør programmet rett OTPAS tynn film analyzer_USB-5133.vi (Supplementary File).
- Se det akustiske signalet som genereres av den prøven som er vist i figur 4.
Merk: Innfallsvinkelen kan endres til å styre den optiske penetrasjonsdybden av det svinnende felt for å observere tynnere eller tykkere optiske deler av prøven.
4. PAS / TIRPAS Refraktometri
- Plasser prismet i plast prismet adapteren for montering som vist i figur 3. Deretter plasserer 2,5 ul av immersjonsolje indeks tilpasset den type prisme benyttes, på the sentrum av prismet og sandwich oljen ved å plassere et substrat på toppen av oljelaget.
- Plassere 25 ul prøve på gummistykket er koblet til transduseren i transduseren EFPAs festet som vist i figur 3. Komprimer prismet montere og stramme montere sammen med festeskruer til et sett moment på 16,75 g / mm for hver skrue.
- Velg "Vinkel Spectrum" -kategorien og velg "Vinkel Spectrum" på rullegardinmenyen. Deretter inn de riktige parametrene inn i programmet som vist i tabell 1.
- Kjør programmet og vente til vinkelspekteret er gjennomført og at programmet er avsluttet.
- Høyreklikk på vinkelspekteret grafen og velg "Export → Eksporter data til Excel" for å lagre data og åpne CSV-fil.
- Åpne data i en grafisk program (f.eks KaleidaGraph), og utføre en numerisk deriverte på det å klikke på "Makroer" og velge & #34, Derivative ". Input de aktuelle kolonnene for å ta den deriverte på og trykk" OK "og den numeriske deriverte vil bli beregnet.
- Grafen den numeriske deriverte vs. vinkel og velg "Curve fit". Velg "Smooth" alternativet 5,18,98 og merk av dataene under "kurve valg" for å passe til å jevne støyen fra dataene. Velg pil ned under "Vis" og velg "Kopier kurve til data vindu" for å trekke ut de kurve data til en annen kolonne.
- Manuelt søke gjennom kurven passer å finne den lokale minimum og den tilsvarende innfallsvinkel som indikerer en overgang fra PAS til TIRPAS regimer. Det minste svarer til den målte kritiske vinkelen, som vist i figur 5. Ved hjelp av ligningen n = n prøven prisme sin θ c, beregne massebrytningsindeksen for den ukjente prøven ved bølgeLengden brukes for laser avhør. Typiske resultater er vist i tabell 1.
5. OTPAS
- Plasser 2,5 ul av nedsenking olje (indekstilpasset til type glass som benyttes) på midten av prismet.
- Plassere filmen eller substratet som skal testes filmsiden opp (bort fra prismet) og sørge for at ingen bobler dannes under plassering.
Merk: Hvis det dannes bobler, ta prøven film eller substrat og forsøk igjen søknad. - Plassere 25 ul av nedsenking olje på lateksgummi, slik at nedsenking olje strøk hele overflaten uten bobledannelse.
- Komprimere underlaget / filmlagene som vist i Figur 3. Skru til skruene til et sett moment på 16,75 g / mm som må være identisk for hver skrue.
Merk: Momentnøkkel i protokollen er i oz.-in. derfor 16,75 g / mm ~ 15 oz.-in. - Velg "Vinkel Spectrum" -kategorien og velg "Vinkel Spectrum" på rullegardin mennu. Deretter inn de riktige parametrene inn i programmet som vist i Tabell 3.
- Kjør programmet og vente til vinkelspekteret er gjennomført og at programmet er avsluttet.
- Kjører testen ved å utføre trinn 5.1 til 5.6 ved hjelp av substratet eller filmen (det som ikke var gjort tidligere), som vist i figur 6.
- Velg "kurvetilpasning" i rullegardinlisten og velg "kurvetilpasning" -kategorien. Deretter innførte de riktige parametrene som vist i tabell 5. Velg filmskanning under "Sample". Velg underlaget scan under "Underlag".
- Input brytningsindeks, polarisering, og andre alternativer for skanninger som tidligere er kjørt i trinn 5.1-5.6 som vist i tabell 4.
- Kjør programmet ved å velge "kurvetilpasning" i rullegardinlisten og velge "kurvetilpasning" -kategorien. Observer brytningsindeks og tykkelse i henhold4;. Film RI "og" tykkelse av filmen "vises øverst til høyre i programmets grafiske brukergrensesnitt Typiske data er vist i figur 7.
- Bruk "Batch fit" for å passe mange skanninger på en gang ved å taste inn antall skanninger til batch passform og velge en CSV-fil for å sende ut data til og gjenta trinn 5.10.
Merk: Når programmet kjøres vil det passe hvert sett av data og utgang alle brytningsindeks, tykkelse og restverdier til CSV. For at dette skal fungere, må de skanner være i en numerisk liste som scan_001.csv, skanning 002.csv, etc.
Representative Results
Resultatene er vist for TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometri, og OTPAS som er de subtechniques innenfor EFPA plattformen. Figur 4 viser et representativt TIRPAS akustisk bølge genereres fra et absorberende prøve. Den bipolare naturen av den akustiske bølgen er karakteristisk for TIRPAS teknikk og angir at TIRPAS er oppstått. Dette bipolar bølgeform som oppstår på grunn av den akustiske refleksjon ved grenseflaten mellom prøven og glassubstratet grunn av en stor forskjell i akustisk impedans. For PAS / TIRPAS refraktometri figur 5 og tabell 1 ble erholdt. Figur 5 viser den vinkelspektrum og numerisk derivatet oppnådd for en prøve under testing for å estimere bulkbrytningsindeksen. Tabell 1 viser resultatene av å bruke PAS / TIRPAS refraktometri å estimere bulkbrytningsindeksen for et vann / PEG / direkte rødt fargestoff blanding som selrødt til den samlede mengde brytningsindeksen anslag ved hjelp av en standard håndholdt refraktometer. Endelig er OTPAS Resultatene er vist i figur 7 og tabell 2. Figur 7 viser to figurer av vinkel skanninger som er tatt i løpet av OTPAS. Tabell 2 viser en sammenligning mellom OTPAS og spektroskopiske ellipsometry av de samme tynne filmprøver.
Figur 1. Subtechnologies av EFPA. EFPA består i dag av tre distinkte under teknologier. Disse teknologiene er TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometri og OTPAS. Hver teknikk kan vurdere materialer for å utlede eller bestemme ulike egenskaper. TIRPAS oppdager materialer basert på deres optiske absorpsjon for biosensing formål, evaluerer PAS / TIRPAS refraktometri bulk brytningsindeks, og OTPAS evaluerer tynn film brytningsindeks end tykkelse. I TIRPAS, lyset utover den kritiske vinkel θ c skaper et flyktig felt som kan generere en akustisk bølge på samvirker med en optisk absorber. I PAS / TIRPAS refraktometri er både TIRPAS og PAS bølgeformer hentet fra både flyktige feltet fotoakustisk eksitasjon og tradisjonell fotoakustisk eksitasjon. Ved å plotte disse to regimer på en vinkelspektrum graf, kan overgangsvinkelen holdes, som deretter kan brukes til å utlede brytningsindeksen. Til slutt, i OTPAS, har et spektrum av akustiske signaler som oppnås med laserbestråling utover den kritiske vinkel θ c for både en tynn film på et substrat, og et nakent substrat. Ved å bruke en ikke-lineær kurvetilpasning algoritmen til data, den tynne filmen tykkelse og brytningsindeks kan utledes. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
. Figur 2. EFPA skjematisk / foto Venstre: Å sette opp EFPA laserstrålen må utvides til å overfylle sensing området som dekkes av lateksgummi. Bjelken skal i utgangspunktet være i en 45-graders vinkel til prisme som vist. Høyre:. Bilde av oppsettet viser den optiske toget Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3. Eksempel på lasting. Prøvene er lastet med prismet lage optiske kontakt via immersjonsolje til underlaget. I TIRPAS eller PAS / TIRPAS refraktometri, er direkte væskekontakt oppnådd med prøven på substratet for testing. I OTPAS, den optiske koblingen throhuff ytterligere nedsenking olje mellom substratet og røde lateksgummi gjør det mulig for optisk tunnelering for å forekomme. Festet er deretter festet sammen med en momentnøkkel og monteringsskruer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4. TIRPAS typiske data. TIRPAS bølgeformer vanligvis har en bipolar akustisk signal utseende som er karakteristisk for TIRPAS metoden. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5. PAS / TIRPAS typiske data. </ Strong> Venstre: Vinkel spektrum data som oppnås ved bestråling av prøven ved forskjellige innfallsvinkler. Høyre: Numerisk deriverte av venstre figur som viser en lokal minima som angir overgangen fra PAS til TIRPAS regimer, som igjen korresponderer med posisjonen av den kritiske vinkel. Gjengitt med tillatelse. 18 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6. Program flytdiagram. Programmet kjøres i noen få iterative trinn. Prismet mount er satt til null grader og deretter parametre er valgt før du kjører programmet. Deretter programmet kjøres for å erverve en vinkel spektrum av både et substrat og en film. Til slutt, er en kurvetilpasning til dataene for å estimere film brytningsindeks og tykkelse. Gjengitt med tillatelse. 6 Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
. Figur 7. OTPAS typiske data Venstre: Denne figuren viser vinkel spektrum skanninger av en MGF 2 film og en N-BK7 substrat hhv. Høyre: Ved å dele MGF to filmen vinkelspektrum skanning av den N-BK7 substrat skanning og multiplisert med en konstant faktor beta, kan grad av optisk tunnelering (%) sammenlignet med innfallsvinkelen fås, noe som gjør det mulig for estimering av brytnings indeks og tykkelsen av den tynne filmen. klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| PAS / TIRPAS | Prøve 1 | Eksempel 2 | Prøve 3 | Prøve 4 | Prøve 5 | Atago R-5000 |
| Direkte rødt / PEG 125 pg / ml | 1,395 | 1,395 | 1,395 | 1,395 | 1,395 | 1,395 til 1,397 |
| Direkte rødt / PEG 250 pg / ml | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,390 til 1,396 |
| Direkte rødt / PEG 500 pg / ml | 1,388 | 1,389 | 1,389 | 1,389 | 1,389 | 1,381 til 1,395 |
| Direkte rødt / PEG 750 pg / ml | 1,382 | 1,382 | 1,387 | 1,387 | 1,387 | 1,372 til 1,395 |
| myoglobin 460 pg / ml | 1,33 | 1,329 | 1,331 | 1,33 | 1,331 | 1,335 |
Tabell 1. PAS / TIRPAS resultater. Tabellen nedenfor viser typiske resultater for direkte rødt fargestoff med 50% PEG blandet i å øke brytningsindeks. Gjengitt med tillatelse. 18
| test~~POS=TRUNC | Teknikk | filmtype | brytningsindeks | Tykkelse (nm) |
| Intrasample | OTPAS | MGF 2 200 nm | 1,384 ± 0,004 | 203 ± 6 |
| Intrasample | Ellipsometry | MGF 2 200 nm | 1,393 ± 0,001 | 192,4 ± 1,1 |
| Intersample | OTPAS | MGF 2 200 nm | 1,395 ± 0,011 | 220 ± 19 |
| Intersample | ellipsometry | MGF 2 200 nm | 1,392 ± 0,002 | 195,2 ± 1,8 |
Tabell 2. OTPAS resultater. Tabellen nedenfor viser typiske resultater for 200 nm MGF 2 tynne filmer i OTPAS vs. spektroskopiske ellipsometry. Intrasample refererer til testing av en enkelt film ti ganger, mens intersample angir bestemmelse utført i ti filmer uavhengig av hverandre. Gjengitt med tillatelse. 6
| # Av gjennomsnitt | 1 | Startvinkel vinkel~~POS=HEADCOMP | 60 | Oppvarming (min) | 0 | Brytningsindeks (prisme) | 1,519 |
| # skanner | 1 | Trinn størrelse | 0.1 | Lagre til | "Yourfilename" CSV | Micro # | 10 |
| Set Q-switch | 275 | Stopp vinkel | 80 | laser velge | Surelite | Velocity (rpm) | 500 |
| Feiltoleranse (%) | 5 | laser oppstart | på | Lavpassfilter (progRAM) | 1,00 x 10 7 | Akselerasjon (RPS) | 200 |
Tabell 3. vinkelspektrum innstillinger for PAS / TIRPAS refraktometri. Tabellen nedenfor viser innstillingene som er nødvendige for en vinkel spektrum i PAS / TIRPAS refraktometri.
| # Av gjennomsnitt | 64 | Startvinkel vinkel~~POS=HEADCOMP | 70 | Oppvarming (min) | 1 | Brytningsindeks (prisme) | 1,519 |
| # skanner | 1 | Trinn størrelse | 0.1 | Lagre til | "Yourfilename &# 8221; .csv | Micro # | 10 |
| Set Q-switch | 275 | Stopp vinkel | 72 | laser velge | Surelite | Velocity (rpm) | 500 |
| Feiltoleranse (%) | 5 | laser oppstart | på | Lavpassfilter (program) | 1,00 x 10 7 | Akselerasjon (RPS) | 200 |
Tabell 4. vinkelspektrum innstillinger for OTPAS. Tabellen nedenfor viser innstillingene som er nødvendige for en vinkel spektrum i OTPAS.
| Lavere brytningsindeks | 1 </ Td> | Toleranse | 1,00 x 10 -12 | coupler RI | 1,519 | Underlag data | Velg yourfilename.csv |
| lavere tykkelse | 0 nm | Brytningsindeks gjetning | 1.3 | bølgelengde | 532 nm | Flere filer lagre til | Velg yourfilename.csv |
| øvre tykkelse | 1000 nm | tykkelse gjetning | 200 nm | polarisering | P polarisert | Hvor mange filer | # Filer du ønsker å passe |
| Max køyring | 5000 | UnderlagRI | 1,519 | film data | Velg yourfilename.csv | Type fit | Enkel tilpasning / Batch fit |
Tabell 5. kurvetilpasning parametere. Tabellen nedenfor viser kurvetilpasning parametere som er nødvendige for korrekt parameterestimering.
Supplemental File Kode:. OTPAS tynn film analyzer_USB-5133.vi Klikk her for å laste ned denne filen.
Disclosures
Forfatterne hevder at de ikke har noen konkurrerende økonomiske interesser.
Acknowledgments
Dette prosjektet ble finansiert av National Science Foundation brige Award (1.221.019).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 100 mm plano convex lens | Thorlabs | LA1509 | Plano convex lens for beam expander |
| -30 mm plano concave lens | Thorlabs | LC2679 | Plano concave lens for beam expander |
| 10 MHz Ultrasonic transducers | Harisonic | I31006T | Ultrasonic sensors used for photoacoustic detection, both for laser energy measurement and for OTPAS mount |
| Immersion oil Type A | Cargille | 16482 | Index of 1.519 to match that of NBK-7 substrates |
| Natural latex rubber sheet (red) | McMastercarr | 86085K11 | Index ~1.519 to match that of Type A immersion liquid to act as an optical absorber to measure optical tunneling and laser energy |
| Laser goggles | VERE | 53 | Used to protect eyes from laser light |
| Cage mounted non polarizing beam splitter cube | Thorlabs | CM1-BS013 | Split laser light so that one half can be measured and one half can be used for excitation |
| Cage mounted polarizing beam splitter cube | Thorlabs | CM1-PBS251 | Ensure light is polarized before being used for optical tunneling experiments |
| Graduated ring activated iris diaphragm | Thorlabs | SM1D12C | Cut beam down to a smaller size for alignment |
| Data acquisition card | National Instruments | USB-5133 | USB oscilloscope to acquire data |
| Stepper motor driver | National Instruments | MID-7604 | Stepper motor driver to drive stepper motors for angular spectra |
| Sherline XY stage (14”) | Sherline | 5600-CNC/5610-CNC | Sherline XY stage |
| 4-jaw self centering chuck | Sherline | 1076/1034 | Sherline rotational attachment |
| Right angle attachment | Sherline | 3701 | Right angle attachment to attach rotational mount |
| CNC rotary table | Sherline | 8730 | Rotary table for holding OTPAS prism/sample |
| Surelite I-20 laser system | Continuum | I-20 | Q-switched Nd:YAG laser for exciting samples |
| NBK-7 prism | Thorlabs | PS911 | Right angle prism for EFPA |
| Adjustable torque wrench | Tohnichi | RTD40Z | Adjustable torque wrench to equally tighten down the EFPA mount for each technique to 16.75 g/mm |
| Digital level | Micromark | 84519 | Digital level to ensure EFPA prism holder starts at 0 degree. |
References
- Byrappa, K., Kumar, B. V. S. Characterization of zeolites by infrared spectroscopy. Asian J Chem. 19 (6), 4933-4935 (2007).
- Coquil, T., Richman, E. K., Hutchinson, N. J., Tolbert, S. H., Pilon, L. Thermal conductivity of cubic and hexagonal mesoporous silica thin films. J Appl Phys. 106 (3), 034910 (2009).
- Courjon, D. Near-Field Microscopy and Near-Field Optics. , Imperial College Press. (2003).
- Dultsev, F. N. Investigation of the microporous structure of porous layers using ellipsometric adsorption porometry. Thin Solid Films. 458 (1-2), 137-142 (2004).
- Goldschmidt, B. S. Photoacoustic Evaluation of Surfaces via Pulsed Evanescent Field Interaction. , University of Missouri. Doctor of Philosophy thesis (2014).
- Goldschmidt, B. S., et al. Characterization of MgF2 thin films using optical tunneling photoacoustic spectroscopy. Opt Laser Technol. 73, 146-155 (2015).
- Junno, T., Anand, S., Deppert, K., Montelius, L., Samuelson, L. Contact mode atomic force microscopy imaging of nanometer-sized particles. Appl Phys Lett. 66 (24), 3295 (1995).
- Kang, T., Oh, S., Hong, S., Moon, J., Yi, J. Mesoporous silica thin films as a spatially extended probe of interfacial electric fields for amplified signal transduction in surface plasmon resonance spectroscopy. Chem Commun. (28), 2998-3000 (2006).
- Kresge, C. T., Leonowicz, M. E., Roth, W. J., Vartuli, J. C., Beck, J. S. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature. 359 (6397), 710-712 (1992).
- Lew, C. M., Cai, R., Yan, Y. Zeolite Thin Films: From Computer Chips to Space Stations. Acc Chem Res. 43 (2), 210-219 (2010).
- Marchand, D. J., Hsiao, E., Kim, S. H. Non-contact AFM imaging in water using electrically driven cantilever vibration. Langmuir. 29 (22), 6762-6769 (2013).
- Yamada, T., et al. Surface Photovoltage NO Gas Sensor with Properties Dependent on the Structure of the Self-Ordered Mesoporous Silicate Film. Adv Mater. 14 (11), 812-815 (2002).
- Harrick, N. J.
- Splinter, R., Hooper, B. A. An Introduction to Biomedical Optics (Optics and Optoelectronics). , Taylor and Francis, Inc. (2006).
- Sathiyamoorthy, K., Joseph, J., Hon, C. J., Matham, M. V. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 8001, Braga. (2011).
- Hernandez, C. M., Murray, T. W., Krishnaswamy, S. Photoacoustic characterization of the mechanical properties of thin films. Appl Phys Lett. 80 (4), 691 (2002).
- Veldhuis, G. J., Parriaux, O., Hoekstra, H. J. W. M., Lambeck, P. V. Sensitivity enhancement in evanescent optical waveguide sensors. J Lightwave Technol. 18 (5), 677-682 (2000).
- Goldschmidt, B. S., et al. Photoacoustic measurement of refractive index of dye solutions and myoglobin for biosensing applications. Biomed Opt Express. 4 (11), 2463-2476 (2013).
- Hansma, P. K., et al. Tapping mode atomic force microscopy in liquids. Appl Phys Lett. 64 (13), 1738 (1994).
- Shen, Y. C., Zhang, S. Y., Jiang, Y. S., Zhu, R., Wei, Y. Angular resonance absorption spectra of Langmuir-Blodgett films studied by the photoacoustic technique. Thin Solid Films. 248 (1), 36-40 (1994).
- Inagaki, T., Motosuga, M., Arakawa, E. T., Goudonnet, J. P. Coupled surface plasmons in periodically corrugated thin silver films. Phys Rev B Condens Matter. 32 (10), 6238-6245 (1985).
- Negm, S., Talaat, H. Effect of intrinsic surface roughness and other decay processes on surface plasmon polariton resonance halfwidth. Ultrasonics Symposium. 1, 509-514 (1992).
- Hinoue, T., Murata, H., Kawabe, M., Yokoyama, Y. Effects of thermal diffusion and solvent materials on photoacoustic signals in total internal reflection technique. Anal Sci. 2 (5), 407-410 (1986).
- Xu, M., Zhang, S., Inagaki, T. Investigation of optical resonance absorption on bigratings by photoacoustic angular spectroscopy. Shengxue Xuebao/Acta Acustica. 25 (5), 440-444 (2000).
- Hinoue, T., Kawabe, M., Yokoyama, Y. Measurement of concentration profile of dye at glass-solution interface by photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique. Bull Chem Soc Jpn. 60 (10), 3811-3813 (1987).
- Iwasaki, T., Sawada, T., Kamada, H., Fujishima, A., Honda, K. Observation of semiconductor electrode-dye solution interface by means of fluorescence and laser-induced photoacoustic spectroscopy. J Phys Chem. 83 (16), 2142-2145 (1979).
- Rothenhausler, B., Rabe, J., Korpiun, P., Knoll, W. On the decay of plasmon surface polaritons at smooth and rough Ag-air interfaces: A reflectance and photo-acoustic study. Surf Sci. 137 (1), 373-383 (1984).
- Jiang, Y., Zhang, S., Shao, H., Yuan, C. Optical properties of Langmuir-Blodgett films investigated by a photoacoustic technique. Appl Opt. 34 (1), 169-173 (1995).
- Inagaki, T., Goudonnet, J. P., Royer, P., Arakawa, E. T. Optical properties of silver island films in the attenuated-total-reflection geometry. Appl Opt. 25 (20), 3635-3639 (1986).
- Talaat, H., Bucaro, J. A., Huang, W., Macdiarmid, A. G. Photoacoustic detection of plasmon surface polaritons in heavily doped polyacetylene films. Synth Met. 10 (4), 245-253 (1985).
- Jung, C. S., Park, G., Kim, Y. D. Photoacoustic determination of field enhancement at a silver surface arising from resonant surface plasmon excitation. Appl Phys Lett. 47 (11), 1165-1167 (1985).
- Inagaki, T., Nakagawa, Y., Arakawa, E. T., Aas, D. J. Photoacoustic determination of radiative quantum efficiency of surface plasmons in silver films. Phys Rev B. 26 (12), 6421-6430 (1982).
- Hinoue, T., Shimahara, Y., Yokoyama, Y. Photoacoustic observation of solid-liquid interface by means of total internal reflection technique. Chem Lett. 12 (2), 225-228 (1983).
- Hinoue, T., Shimahara, Y., Murata, H., Yokoyama, Y. Photoacoustic spectrometry by total internal reflection technique: Dependence of photoacoustic signal intensity on concentration and optical path. Bunseki kagaku. 33 (11), E459-E466 (1984).
- Hinoue, T., Murata, H., Yokoyama, Y. Photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique : Theory and experiment. Anal Sci. 2 (5), 401-406 (1986).
- Inagaki, T., Kagami, K., Arakawa, E. T. Photoacoustic study of surface plasmons in metals. Appl Opt. 21 (5), 949-954 (1982).
- Negm, S., Talaat, H., Pelzl, J. Proceedings of the IEEE Ultrasonics Symposium. 2, IEEE. Piscataway, NJ, United States, Baltimore, MD, USA. 1259-1261 (1993).
- Talaat, H., Dardy, H. D. Ultrasonics Symposium Proceedings. 2, IEEE. New York, NY, USA, Atlanta, Ga, USA. 700-703 (1983).
- Royer, P., Goudonnet, J. P., Inagaki, T., Chabrier, G., Arakawa, E. T. Photoacoustic study of the optical absorption of oblate silver spheroids in attenuated-total-reflection geometry. Physica Status Solidi (a). 105 (2), 617-625 (1988).
- Abdallah, T., Negm, S., Talaat, H. Photoacoustic surface plasmon for the detection of nicotine. Egypt J Solids. 25 (2), 181-189 (2002).
- Negm, S., Talaat, H. Radiative and non-radiative decay of surface plasmons in thin metal films. Solid State Commun. 84 (1-2), 133-137 (1992).
- Negm, S., Talaat, H. Surface plasmon resonance halfwidths as measured using attenuated total reflection, forward scattering and photoacoustics. J Phys: Condens Matter. 1 (50), 10201-10205 (1989).
- Muessig, P. R., Diebold, G. J. Total internal reflectance optoacoustic spectroscopy. J Appl Phys. 54 (8), 4251 (1983).
- Sudduth, A. S. M., Goldschmidt, B. S., Samson, E. B., Whiteside, P. J. D., Viator, J. A. Total internal reflection photoacoustic detection spectroscopy. Progress in Biomedical Optics and Imaging. 7899, 78993E-78993E-78998 (2011).
- Goldschmidt, B. S., et al. Total internal reflection photoacoustic spectroscopy for the detection of beta-hematin. J Biomed Opt. 17 (6), 061212 (2012).
- Hinoue, T., Imamura, G., Yokoyama, Y. Study of the Adsorption Layer at the Glass-Dye Solution Interface by Variable Incidence-Angle Internal-Reflection Spectrometry. Bull Chem Soc Jpn. 66 (12), 3680-3685 (1993).
- Hinoue, T., Kawabe, M., Doi, S., Yokoyama, Y. Photoacoustic estimation of reflectivities at solid-liquid interfaces by using total internal reflection technique. Hyomen Kagaku. 10 (2), 129-134 (1989).
- Hinoue, T., Kawabe, M., Yokoyama, Y. Measurement of concentration profile of dye at glass-solution interface by photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique. Chem Soc Japan. 60, 3811-3813 (1987).
- Hinoue, T., Murata, H., Yokoyama, Y. Photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique: theory and experiment. Anal Sci. 2, 401-406 (1986).
- Kinney, J. B., Staley, R. H.
- McDonald, F. A., Wetsel, G. C. Jr
- Rosencwaig, A.
- Jacques, S. L., Palthauf, G., Viator, J. A. Photoacoustic imaging in biological tissues with pulsed lasers. Ann Biomed Eng. 28 (Suppl. 1), S-39 (2000).
- Xu, M., Wang, L. V.
- Rosencwaig, A.
- Hess, P. Photoacoustic, Photothermal and Photochemical Processes at Surfaces and in Thin Films. , Springer-Verlag. (1989).
- Rosencwaig, A. Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy. , Wiley. (1980).
- Rosencwaig, A.
- Rosencwaig, A., Gersho, A. Theory of the photoacoustic effect with solids. J Appl Phys. 47 (1), 64-69 (1976).
- Holan, S. H., Viator, J. A. Automated wavelet denoising of photoacoustic signals for circulating melanoma cell detection and burn image reconstruction. Phys Med Biol. 53 (12), N227-N236 (2008).
- Viator, J. A. Characterization of Photoacoustic Sources in Tissue Using Time Domain Measurements. , Oregon Graduate Institute of Science \& Technology. (2000).
- Viator, J. A., et al. Clinical testing of a photoacoustic probe for port wine stain depth determination. Lasers Surg Med. 30 (2), 141-148 (2002).
- Viator, J. A., et al. A comparative study of photoacoustic and reflectance methods for determination of epidermal melanin content. J Invest Dermatol. 122 (6), 1432-1439 (2004).
- Viator, J. A., Jacques, S. L., Prahl, S. A. Depth profiling of absorbing soft materials using photoacoustic methods. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 5 (4), 989-996 (1999).
- Weight, R. M., Viator, J. A. Detection of circulating tumor cells by photoacoustic flowmetry. Methods Mol Biol. 1102, 655-663 (2014).
- Gutierrez-Juarez, G., et al. Detection of melanoma cells in vitro using an optical detector of photoacoustic waves. Lasers Surg Med. 42 (3), 274-281 (2010).
- McCormack, D., Bhattacharyya, K., Kannan, R., Katti, K., Viator, J. A. Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE. 7564, (2010).
- McCormack, D., Bhattacharyya, K., Kannan, R., Katti, K. Enhanced photoacoustic detection of melanoma cells using gold nanoparticles. Lasers Surg Med. Viator, J. A. 43 (4), 333-338 (2011).
- Hu, S., Maslov, K., Tsytsarev, V., Wang, L. V. Functional transcranial brain imaging by optical-resolution photoacoustic microscopy. J Biomed Opt. 14 (4), 040503-040503-040503 (2009).
- Viator, J. A., et al. Gold nanoparticle mediated detection of prostate cancer cells using photoacoustic flowmetry with optical reflectance. J Biomed Nanotechnol. 6 (2), 187-191 (2010).
- Bhattacharyya, K., et al. Gold Nanoparticle-Mediated Detection of Circulating Cancer Cells. Clin Lab Med. 32 (1), 89-101 (2012).
- Galanzha, E. I., Shashkov, E. V., Tuchin, V. V., Zharov, V. P. In vivo multispectral, multiparameter, photoacoustic lymph flow cytometry with natural cell focusing, label-free detection and multicolor nanoparticle probes. Cytometry Part A. 73A (10), 884-894 (2008).
- Viator, J. A., Choi, B., Ambrose, M., Spanier, J., Nelson, J. S. In vivo port-wine stain depth determination with a photoacoustic probe. Appl Opt. 42 (16), 3215-3224 (2003).
- Wang, L. V. Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography. Nature Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).
- Rousseau, G., Gauthier, B., Blouin, A., Monchalin, J. P. Non-contact biomedical photoacoustic and ultrasound imaging. J Biomed Opt. 17 (6), 061217-061211-061217-061217 (2012).
- Hochreiner, A., Bauer-Marschallinger, J., Burgholzer, P., Jakoby, B., Berer, T. Non-contact photoacoustic imaging using a fiber based interferometer with optical amplification. Biomed Opt Exp. 4 (11), 2322-2331 (2013).
- Wang, Y., Li, C., Wang, R. K. Noncontact photoacoustic imaging achieved by using a low-coherence interferometer as the acoustic detector. Opt Lett. 36 (20), 3975-3977 (2011).
- McCormack, D., et al. Photoacoustic detection of melanoma micrometastasis in sentinel lymph nodes. J Biomech Eng. 131 (7), 074519 (2009).
- Weight, R. M., Viator, J. A., Dale, P. S., Caldwell, C. W., Lisle, A. E. Photoacoustic detection of metastatic melanoma cells in the human circulatory system. Opt Lett. 31 (20), 2998-3000 (2006).
- Swearingen, J. A., Holan, S. H., Feldman, M. M., Viator, J. A. Photoacoustic discrimination of vascular and pigmented lesions using classical and Bayesian methods. J Biomed Opt. 15 (1), (2010).
- Talbert, R. J., Holan, S. H., Viator, J. A. Photoacoustic discrimination of viable and thermally coagulated blood using a two-wavelength method for burn injury monitoring. Phys Med Biol. 52 (7), 1815-1829 (2007).
- Samson, E. B., et al.
- Goudonnet, J. P., Inagaki, T., Arakawa, E. T., Ferrell, T. L. Angular and polarization dependence of surface-enhanced Raman scattering in attenuated-total-reflection geometry. Phys Rev B. 36 (2), 917-921 (1987).
- Inagaki, T., Kagami, K., Arakawa, E. T. Photoacoustic observation of nonradiative decay of surface plasmons in silver. Phys Rev B. 24 (6), 3644-3646 (1981).
- Ruddy, V., MacCraith, B. D., Murphy, J. A. Evanescent wave absorption spectroscopy using multimode fibers. J Appl Phys. 67 (10), 6070-6074 (1990).
- Gupta, B. D., Singh, C. D. Fiber-optic evanescent field absorption sensor: A theoretical evaluation. iber Integr Opt. 13 (4), 433-443 (1994).
- Court, I. N., von Willisen, F. K. Frustrated Total Internal Reflection and Application of Its Principle to Laser Cavity Design. Appl Opt. 3 (6), 719-726 (1964).
- Suter, J. D., Sun, Y., Howard, D. J., Viator, J. A., Fan, X. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 7056, (2008).
- DeGrandpre, M. D., Burgess, L. W. Long path fiber-optic sensor for evanescent field absorbance measurements. Anal Chem. 60 (23), 2582-2586 (1988).
- Sun, Y., et al. Optofluidic ring resonator sensors for rapid DNT vapor detection. Analyst. 134 (7), 1386-1391 (2009).
- Mukundan, H., et al. Waveguide-Based Biosensors for Pathogen Detection. Sensors. 9 (7), 5783-5809 (2009).
- Gohring, J. T., Dale, P. S., Fan, X. Detection of HER2 breast cancer biomarker using the opto-fluidic ring resonator biosensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 146 (1), 226-230 (2010).
- Sai, V. V. R., et al. Label-free fiber optic biosensor based on evanescent wave absorbance at 280nm. Sensors Actuators B: Chem. 143 (2), 724-730 (2010).
- Wang, F., Anderson, M., Bernards, M. T., Hunt, H. K. PEG Functionalization of Whispering Gallery Mode Optical Microresonator Biosensors to Minimize Non-Specific Adsorption during Targeted, Label-Free Sensing. Sensors (Basel). 15 (8), 18040-18060 (2015).
- Leung, A., Shankar, P. M., Mutharasan, R.
- Saavedra, S. S., Reichert, W. M. Integrated optical attenuated total reflection spectrometry of aqueous superstrates using prism-coupled polymer waveguides. Anal Chem. 62 (20), 2251-2256 (1990).
- Cargille Labs. Cargille Microscope Immersion Oils. , http://www.cargille.com/immeroil.shtml (2015).
- Stineman, R. W. A Consistently Well-Behaved Method of Interpolation. Creat. Comp. , 54-57 (1980).
