خلفية رفض الإسفار في الرنين وMicrospectroscopy رامان العفوي

الهدف من هذا الإجراء هو بناء مشية بصرية بالكامل تمر بضوء رامان المتناثر مع رفض إشارات الفلورسنت. يتم تحقيق ذلك من خلال إثارة واستقطاب تشتت رامان أولا. الخطوة الثانية من الإجراء هي إعداد شعاع المضخة لتشغيل البوابة.

ثالثا ، يجب ضبط المضخة والكبش والنبضات بحيث تتداخل. الخطوة الأخيرة من الإجراء هي الحصول على أطياف بوابات زمنية. في النهاية ، يمكن الحصول على نتائج توضح القياس الكمي والتصنيف الكيميائي الحيوي من خلال تحليل إشارات الرامين ذات نسب الإشارة إلى الضوضاء العالية.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية ، مثل إزالة البرامج لخلفية التألق ، هي أن ضوضاء الطلقة الناتجة عن التألق تقل بشكل كبير. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في المجالات البيولوجية والطبية الحيوية ، مثل التوصيف غير الجراحي للتركيب الكيميائي للفلور الداخلي في الخلايا والأنسجة البكتيرية ، وفهم العمليات الخلوية والأمراض مثل السرطان أو الأوعية الدموية أو الأمراض التنكسية العصبية باستخدام العلامات الجوهرية. قد تساعد هذه الطريقة أيضا في تطوير مجسات جديدة يمكن استخدامها كملصقات مضان وذاكرة وصول عشوائي ، وكذلك لأجهزة الاستشعار الطبية غير الغازية لتحليل الدم.

على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للأنظمة البيولوجية للهندسة الطبية الحيوية. يمكن تطبيقه أيضا في مجالات أخرى مثل الوقود الحيوي أو البحث أو صناعة الاتصالات. عادة ما يتم وضع العينات البيولوجية على زلة غطاء بسماكة رقم واحد مثبتة في غرفة خلية ATO Fluor.

وضع العينات السائلة ، وخاصة تلك السامة للإنسان ، في زجاجة زجاجية صغيرة مع غطاء زلة مثبتة على الفتحة عن طريق إيبوكسي سيليكون ، والذي يتم عكسه بعد ذلك للقياس وضع العينات في المرحلة الثانوية المثبتة أعلى مرحلة المجهر التي لها تحكم مستقل في التركيز من أجل قضاء بعض الوقت في أطياف الرامين المسورة ، أولا ، يجب إعداد شعاع الإثارة بشكل صحيح. ابدأ بالضوء المنبعث من ليزر ياقوت GI نابض قابل للضبط بقدرة 2.4 واط. يجب أن تحتوي كل نبضة في قطار النبض 80 ميجاهرتز على 30 نانو جول من الطاقة ، وعرض زمني يبلغ 140 فيمتو ثانية وطيف متمركز عند 808 نانومتر مع عرض نطاق طيفي يبلغ حوالي ستة نانومتر لمنع الانعكاسات الخلفية من العودة إلى تجويف الليزر ، يجب تمرير الضوء عبر مكان عازل فاراداي ، صفيحة نصف موجة قبل عازل فاراداي للسماح بالضبط المستمر للطاقة الإجمالية المرسلة إلى نظام.

نظرا لأن ستة نانومتر هي عرض نطاق ترددي واسع جدا لحل معظم أوضاع الرامين ، يتم إرسال الحزمة عبر مرشح تمرير نطاق ضيق للغاية. أرسلها بحجم 808 نانومتر. بعد ذلك ، استخدم مزدوجا عطريا لتركيز الضوء على تجويف بيتا باريوم بحجم خمسة ملليمترات.

ثمانية بلورات إلى نصف الطول الموجي من 808 نانومتر إلى 404 نانومتر. ضع بلورة بيت الباريوم بيتا في حامل مع عناصر تحكم في الطرف والإمالة مثبتة على مرحلة الترجمة. لتعظيم كفاءة تحويل الطول الموجي ، يجب وضع البلورة بشكل متماثل بدقة حول تركيز المزدوج ومحورها البلوري محاذاة مع استقطاب الحزمة الواردة.

نظرا لأن كفاءة تحويل الطول الموجي تعتمد على الاستقطاب ، يمكن الحصول على التحكم في كمية الضوء المرسلة إلى العينة عن طريق وضع لوحة موجة نصف ثانية بعد عازل فاراداي. من خلال تدوير لوحة الموجة هذه ، يمكن ضبط شدة الضوء المرسل إلى العينة بشكل مستقل عن الشدة المرسلة في شعاع المضخة. ثم يتم إعادة موازاة الضوء المحول للطول الموجي بواسطة مزدوج عطري ثان يتم اختياره بحيث يكون الشعاع المثير كبيرا بما يكفي لملء الفتحة الخلفية لهدف المجهر وتوجيهه إلى مجهر مقلوب عن طريق مرآتين توجيهيتين.

يحدد هدف المجهر المحور البصري لمحاذاة شعاع الإثارة مع هذا المحور. ضع مرآة في مستوى العينة في المجهر. ثم يتم ضبط مرآتي التوجيه بشكل متكرر أثناء مراقبة شعاع الليزر المنعكس الخلفي على كاميرا CCD متصلة بمنفذ التصوير في المجهر.

بافتراض أن الصورة الموجودة على الكاميرا تتمحور حول مجال رؤية المجهر ، فإن الشعاع على المحور. عندما تتركز البقعة البؤرية على شريحة المجهر وترجمة الهدف على طول المحور Z لا تغير. تحدث النقطة المركزية لتشتت رامين الشعاع غير المركزي عندما يتم وضع العينة في مستوى العينة ويتم تشعيعها بضوء الليزر.

مرشح ثنائي اللون يوضع أسفل هدف المجهر يفصل الموجة المتغيرة. قام رامين بتشتيت الضوء من شعاع الإثارة الذي يوجه ضوء الرامين المتناثر إلى المنفذ الجانبي للمجهر. تم تعديل المجهر لإزالة أي عدسات داخل هذا المسار ، بحيث يخرج ضوء الإشارة من المجهر المطلي لأن شعاع الإشارة الخارج من المجهر أكبر من الفتحة الواضحة للغدة.

مستقطبات طومسون ، يتم استخدام تلسكوب 0.47 مرة مصنوع من زوجين عطريين لتقليص الحزمة. ثم يتم استقطاب ضوء الإشارة بواسطة مستقطب غدة طومسون موجه عند درجة صفر فيما يتعلق بالعمودي في إطار المختبر ويتم توجيهه إلى مرآة ثنائية اللون حيث يتم إعادة تجميعها مع شعاع المضخة. يتم إرسال شعاع المضخة إلى خط تأخير يتكون من مرآتين بزوايا قائمة مع بعضهما البعض ، وكلاهما يتم وضعه على مرحلة ترجمة خطية يمكن ضبطها لضمان التداخل الزمني للمضخة ونبضات الإشارة.

بعد خط التأخير ، يتم إرسال الحزمة من خلال لوحة منتصف الطريق ومستقطب موجه عند 45 درجة فيما يتعلق بالعمودي في إطار المختبر. هذا يضمن حالة الاستقطاب المناسبة لحزمة المضخة عندما تصل إلى الوسط غير الخطي. ثم ينعكس الضوء من مرآتين للتوجيه ، إحداهما مزودة بأدوات تحكم كهرضغطية ، والتي يجب استخدامها لضبط موضع شعاع المضخة أخيرا بحيث يتداخل مكانيا مع شعاع الإشارة.

للحصول على هذا التداخل ، راقب المضخة وحزم الإشارة في موقعين ، أحدهما قريب والآخر بعيد عن المرآة ثنائية اللون حيث يتم دمج الحزم باستخدام مرآة التوجيه الأولى لتداخل الحزمتين عند النقطة القريبة ومرآة البيزو لتداخل الحزم عند النقطة البعيدة ، يمكن جعل شعاع المضخة متماثلا تماما مع حزم الإشارة. بعد ذلك ، يجب إعداد نظام المموج والتجميع لزيادة إشارة البوابات الزمنية المجمعة إلى أقصى حد. للقيام بذلك ، يتم تمرير المضخة وحزم الإشارة أولا من خلال مرشح ثنائي يحتوي على OD ستة عند 404 نانومتر لمنع أي ضوء إثارة متبقي من الإثارة والتشتت داخل الوسط غير الخطي.

ثم يتم تركيز المضخة وحزم الإشارة بواسطة مزدوج عطري في كوارتز بطول سنتيمتر واحد يحتوي على مادة غير خطية ، ويمكن استخدام أي مادة غير خطية ، لها مؤشر غير خطي مرتفع بشكل مناسب واستجابة زمنية قصيرة بشكل مناسب. هنا. في هذه التجارب ، نستخدم ثنائي كبريتيد الكربون. ثم يتم إعادة موازاة الضوء بواسطة مزدوج ثان بطول بؤري مماثل للأولى.

ثم يتم تمرير الحزم من خلال محلل غدة طومسون على حامل دوار ، ثم من خلال مجموعة من مرشحات الامتصاص والتداخل التي تحتوي مجتمعة على OD 10 عند 808 نانومتر. أخيرا ، يتم تركيز ضوء الإشارة بواسطة مزدوج عطري في ألياف ضوئية متعددة الأوضاع 50 ميكرون ، حيث يتم تركيب الألياف في مرحلة تسمح بالترجمة في X و Y و Z ، ثم يتم إقران الألياف بمطياف تصوير تجاري مع كاميرا CCD مرفقة لمحاذاة نظام التجميع لزيادة الإشارة المجمعة ، اضبط المحلل على درجة الصفر وضع عينة اختبار من التولوين في مستوى العينة ، وقم بتحسين إشارة رامان المجمعة عن طريق ضبط عناصر التحكم X و Y و Z لحامل الألياف لضمان التداخل المكاني والزماني المناسب للمضخة وحزم الإشارة. ضع مرآة في مستوى العينة في المجهر.

ثم قم بإزالة مرشح 404 نانومتر من النظام. قم بتدوير المحلل إلى 90 درجة بحيث يتم إرسال شعاع 404 نانومتر المنعكس إلى المطياف مع ضبط الكثافة بحيث لا تشبع الكاميرا. الآن مع إيقاف تشغيل شعاع المضخة ، قم بتدوير المحلل لتقليل إشارة 404 نانومتر المرسلة.

ثم أعد تشغيل شعاع المضخة واضبط مرحلة التأخير ببطء حتى يبدأ انتقال الضوء 404 نانومتر في الزيادة. بعد ذلك ، قم بالدوران المتكرر ، ومرحلة التأخير ، والمرآة الكهرضغطية ، وعناصر التحكم X و y و Z للألياف لتعظيم الإشارة لأن شعاع 404 نانومتر المنعكس الرجعي وضوء رامان المتناثر قد يأخذ مسارات مختلفة قليلا عبر النظام. قم بإجراء التعديلات النهائية عن طريق وضع مفثر رامان قوي مثل التولوين على مرحلة العينة ، واستبدال مرشح رامان وتعديل المحاذاة قليلا عن طريق تغيير مرآة بيزو الكهربائية لمرحلة التأخير ، وعناصر التحكم X و Y و Z للألياف لتحسين إشارة رامان.

الآن النظام جاهز لجمع الأطياف. يتطلب هذا أولا الحصول على العديد من منحنيات الخلفية لتصحيح القطع الأثرية للنظام. أولا ، مع ضبط المحلل على درجة الصفر ، يتم تشغيل شعاع الإثارة وإيقاف تشغيل شعاع المضخة.

احصل على طيف غير متصل ، ثم اضبط المحلل على 90 درجة واجمع طيفا خلفيا يمثل الضوء الشارد الذي يتسرب عبر المستقطبات. بعد ذلك ، مع بقاء المحلل عند 90 درجة ، قم بإيقاف تشغيل شعاع الرامين وتشغيل شعاع المضخة. اجمع طيفا ثانيا للخلفية يمثل كمية ضوء المضخة المتسربة عبر المرشحات ثنائية اللون.

أخيرا ، مع إيقاف تشغيل جميع أشعة الليزر ، اجمع طيفا مظلما أساسيا يمثل مستوى التيار المظلم للكاميرا والإلكترونيات. أخيرا قم بتشغيل جميع الحزم وجمع طيف مسور. للحصول على الطيف الحقيقي للضوء فقط من خلال البوابة ، يجب طرح طيف الخلفية والطيف المظلم من هذا الطيف المسور.

هنا نرى مخططا تخطيطيا للنظام المموج. يظهر مسار شعاع المضخة كخط أحمر ثابت بينما يظهر مسار SHG كخط بحري صلب. يظهر المسار الذي يتداخل فيه الرامين والمضان باللون الأخضر.

بينما يظهر المسار الذي تم فيه تصفية التألق مؤقتا باللون الأصفر. هنا نرى الأطياف الخام للكومارين مذابة في زيت الغمر. يوضح المنحنى الأحمر الطيف المأخوذ مع فتح البوابة مع المنحنى الأسود يظهر الطيف المأخوذ مع محاذاة المحلل للحد الأدنى من الإرسال وتطبيق شعاع المضخة.

يظهر المنحنى الأزرق الطيف المأخوذ مع محاذاة المحلل للحد الأدنى من الإرسال وعدم تطبيق شعاع المضخة ، ويظهر المنحنى الأخضر الطيف المأخوذ مع تطبيق شعاع المضخة فقط. كانت جميع الأطياف سلسة مع مرشح KY gole من الدرجة الثالثة من 11 نقطة. تشير الخطوط الأرجوانية المتقطعة إلى المنطقة الطيفية الموضحة في الرسم البياني التالي.

هنا نرى أطياف الكومارين المذابة في زيت الغمر بعد طرح الخلفية الفلورية. المنحنى الأحمر هو الطيف مع فتح البوابة ، والمنحنى الأزرق هو الطيف المسور. يظهر الطيف المسور بوضوح رقم الموجة العالية المعقدة ، وخاصية الذروة للزيوت.

أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن الليزر يجب أن يحتوي أولا على طاقة نبضية كافية لدفع ga، وأن النظام يتطلب تداخلا مكانيا وزمانيا رائعا للنبضتين. بعد مشاهدة هذا الفيديو وقراءة البروتوكول المرفق ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية فصل شعاع الليزر إلى شعاع إثارة ومنحنى. كيفية تداخل هذين الحزمتين ، مكانيا وزمانيا.

كيفية تسجيل إشارة رامين عبر الطيف و C و c و D ، وكذلك كيفية تصور وتحليل إشارة الرامين. لا تنس أن العمل بالليزر يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء نظارات الليزر أثناء محاولة هذا الإجراء. تنطبق قواعد أمان إضافية على استخدام المواد غير الخطية واستخدام عينتك المحددة.