Name: التسليم الآلي لأهداف Microfabricated لتجارب مكثفة بالليزر (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 40 s
Description: اكتشف طريقة التسليم الآلي للأهداف الدقيقة لتجارب الليزر المكثفة باستخدام رقائق الذهب الرفيعة. يُحسّن هذا البروتوكول من سرعة جمع البيانات وكفاءة التجارب بشكل كبير.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

وقد تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الإسرائيلية، منحة رقم 1135/15 وبرنامج القيادة في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في زوكرمان، إسرائيل، التي تم الاعتراف بها بامتنان. كما نعرب عن تقديرنا للدعم الذي تقدمه مؤسسة بازي، ومنحة إسرائيل #27707241، ومنحة NSF-BSF رقم 01025495. ويود المؤلفان التكرم بالاعتراف بمركز جامعة تل أبيب لعلوم النانو وتكنولوجيا النانو

1 - تصنيع الأهداف
ملاحظة: الشكل 2 والشكل 3 يوضحان عملية تصنيع رقائق الذهب القائمة بذاتها.
<ol><li>الجانب الخلفي<ol>
<li>استخدام 250 ميكرومتر سميكة، قطرها 100 ملم، ويفر السيليكون عالية الإجهاد في < 100> تشكيل الكريستال، المغلفة على كلا الجانبين مع نيتريد السيليكون.</li>
		<li>تنظيف رقاقة باستخدام الأسيتون تليها ايزوبربانول وجافة مع النيتروجين.  ثم تدور معطف طبقة من HMDS لتشكيل طبقة لاصقة بعد الخطوات المبينة في الجدول 1.</li>
		<li>تدور معطف الرقاقة مع طبقة AZ1518 photoresist التالية الخطوات المبينة في الجدول 2.</li>
		<li>خبز رقاقة في 100 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة، ثم ندعه يبرد.</li>
		<li>الضوئية 1،000 μm × 1000 μm فتحات مربعة تحت فراغ، مما يعرض رقاقة في 1 دورة من 4 إلى 7 ثوان لمصباح الأشعة فوق البنفسجية 400 نانومتر. ويفر يتعرض ل fluence العام من 40 J / سم2. استخدام AZ726K المطور لفضح نيتريد السيليكون، وحمام من المياه المجففة لوقف هذه العملية.</li>
		<li>استخدام التفاعلي ايون Etcher (RIE) لإزالة نيتريد السيليكون في موقع الساحات.</li>
		<li>استخدام حمام N-ميثيل-2-pyrrolidone (NMP) لمدة 20 دقيقة لإزالة مقاومة المتبقية وphotoresist، وإنتاج نسخة طبق الأصل من القناع على طبقة نيتريد السيليكون. اغسل الرقاقة تحت الماء العذب واجففها بالنيتروجين.</li>
		<li>بالوعة رقاقة في 30٪، 90 درجة مئوية، محلول هيدروكسيد البوتاسيوم لحفر السيليكون من خلال فتحات مربع. بالوعة رقاقة لمدة 40 دقيقة لكل 50 ميكرومتر من السيليكون التي تحتاج إلى أن تكون محفورة. لأن معدل الحفر في < 100> الطائرة أعلى بكثير مما كانت عليه في غيرها، هيدروكسيد البوتاسيوم يصل إلى طبقة نيتريد السيليكون السفلي من خلال الجزء الأكبر من السيليكون قبل حفر أي عمق كبير في قناع نيتريد السيليكون.</li>
	</ol>
</li>
	<li>الجانب الأمامي<ol>
<li>بالنسبة للجانب الأمامي، كرر الخطوات 1.1.1-1.1.6 مع قناع على شكل ثلاث حلقات متحدة المركز.</li>
		<li>استخدام RIE لإزالة نتريد السيليكون حيث تقع الحلقات، تليها حمام NMP لإزالة بقايا مقاومة وphotoresist.</li>
		<li>وأخيرا، لتخشين حلقات السيليكون، بالوعة رقاقة في حمض النيتريك وفي محلول من 0.02 M نترات الفضة و 4 م فلوريد الهيدروجين.</li>
		<li>على الجانب المحفور من رقاقة، واستخدام جهاز ترسب بخار المادية (PVD)18 لsputter طبقة من بضع مئات من نانومتر من الذهب على رأس ~ 10 نانومتر رقيقة من التيتانيوم اللاصق، والنيكل، أو الكروم. طبقة الذهب sputtered سوف تصبح هدف الغشاء قائما بذاته.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. محاذاة
ملاحظة: يظهر الشكل 4 إعداد الإشعاع الهدف.
<ol><li>تقديم أول هدف تم اختياره بشكل تعسفي في طريقة العرض تحت مجهر تكبير 100x.</li>
	<li>نقطة جهاز استشعار المدى التثليث (على سبيل المثال، MTI/ MicroTrak 3 LTS 120-20)19 إلى الحلقة خشنة الأقرب إلى الهدف، وتسجيل القراءة التشرد. ملاحظة: لا يُقصد من نموذج الاستشعار المُستخدم في الاستخدام للتطبيقات ذات الالتفريغ العالي. نماذج مختلفة، مثل MTI-2100 من نفس البائع، متوافقة مع التطبيقات منخفضة outgassing.</li>
	<li>أثناء ترك المجهر في مكانه، حرك الرقاقة بعيدًا عن مسافة معروفة لمسح مسار الحزم.</li>
	<li>باستخدام اثنين من مرايا قابلة للطي ومرآة مكافئة خارج المحور (OAP)، محاذاة شعاع في انخفاض الطاقة في مجال الرؤية من المجهر.</li>
	<li>ضبط هذه المرايا الثلاثة لتصحيح الاستجماتيزمات في الشعاع. وينبغي أن تكون النتيجة نقطة محورية محدودة تقريباً للانعراج.</li>
	<li>منع شعاع الليزر وجلب الهدف مرة أخرى إلى التركيز من المجهر. التحقق من موقفها باستخدام المجهر وقراءة جهاز استشعار المدى.</li>
	<li>نقل المجهر إلى موقف الذي سيتم الحفاظ عليه في مأمن من ضوء الليزر والحطام.</li>
</ol>3 - تسلسل التشعيع وتحديد المواقع المستهدفة آليا
<ol><li>تنفيذ تغذية مرتدة مغلقة بين المتلاعب محور التنسيق من الهدف ولاستشعار التشرد القراءة باستخدام البرمجيات. استخدام القيمة المسجلة من الخطوة بروتوكول 2.2 كنقطة set. يتم عرض تسلسل التحكم الرئيسي PID20 ، الذي تم إعداده باستخدام LabView ، في الشكل 5.</li>
	<li>بمجرد أن يصل موضع الحلقة المغلقة إلى مسافة التسامح المطلوبة من نقطة setpoint ، يشع الهدف بنبض ليزر واحد عالي الطاقة.</li>
	<li>ترجمة IP باستخدام المغذيات الميكانيكية من خلال إلى موضع جديد.</li>
	<li>كرر تسلسل التشعيع مع الهدف التالي الذي يتم التركيز عليه من قبل البرنامج.</li>
</ol>

<ol><li>Snavely, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intense+High-Energy+Proton+Beams+from+Petawatt-Laser+Irradiation+of+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Intense High-Energy Proton Beams from Petawatt-Laser Irradiation of Solids.</a> Physical Review Letters. 85, 4945(2000).</li>
<li>Tosaki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+laser-driven+ion+energies+for+fusion+fast-ignition+research%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+of+Theoretical+and+Experimental+Physics%22%5BJournal%5D)">Evaluation of laser-driven ion energies for fusion fast-ignition research.</a> Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2017 (10), 103(2017).</li>
<li>Borghesi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+imaging%3A+a+diagnostic+for+inertial+confinement+fusion%2Ffast+ignitor+studies+Related+content+Inertial+confinement+fusion+and+fast+ignitor+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Plasma+Physics+and+Controlled+Fusion%22%5BJournal%5D)">Proton imaging: a diagnostic for inertial confinement fusion/fast ignitor studies Related content Inertial confinement fusion and fast ignitor studies.</a> Plasma Physics and Controlled Fusion. 43, 12(2001).</li>
<li>Malka, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Practicability+of+proton+therapy+using+compact+laser+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Practicability of proton therapy using compact laser systems.</a> Medical Physics. 31 (6), 1587-1592 (2004).</li>
<li>Roth, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-Driven+Neutron+Source+Based+on+the+Relativistic+Transparency+of+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Laser-Driven Neutron Source Based on the Relativistic Transparency of Solids.</a> Physical Review Letters. 110, 044802(2013).</li>
<li>Noaman-Ul-Haq, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+analysis+of+laser+driven+protons+using+a+high-repetition-rate+tape+drive+target+system%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Accelerators+and+Beams%22%5BJournal%5D)">Statistical analysis of laser driven protons using a high-repetition-rate tape drive target system.</a> Physical Review Accelerators and Beams. 20 (4), 41301(2017).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protons+and+electrons+generated+from+a+5-%CE%BCm+thick+copper+tape+target+irradiated+by+s-%2C+circularly-%2C+and+p-polarized+55-fs+laser+pulses%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Letters%2C+Section+A%3A+General%2C+Atomic+and+Solid+State+Physics%22%5BJournal%5D)">Protons and electrons generated from a 5-μm thick copper tape target irradiated by s-, circularly-, and p-polarized 55-fs laser pulses.</a> Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics. 369 (5-6), 483-487 (2007).</li>
<li>Shaw, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-peak-power+surface+high-harmonic+generation+at+extreme+ultra-violet+wavelengths+from+a+tape%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">High-peak-power surface high-harmonic generation at extreme ultra-violet wavelengths from a tape.</a> Journal of Applied Physics. 114 (4), 43106(2013).</li>
<li>Fill, E., Bayerl, J., Tommasini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+tape+target+for+use+with+repetitively+pulsed+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A novel tape target for use with repetitively pulsed lasers.</a> Review of Scientific Instruments. 73 (5), 2190-2192 (2002).</li>
<li>Morrison, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MeV+proton+acceleration+at+kHz+repetition+rate+from+ultra-intense+laser+liquid+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">MeV proton acceleration at kHz repetition rate from ultra-intense laser liquid interaction.</a> New Journal of Physics. 20 (2), 22001(2018).</li>
<li>Margarone, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+Acceleration+Driven+by+a+Nanosecond+Laser+from+a+Cryogenic+Thin+Solid-Hydrogen+Ribbon%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+X%22%5BJournal%5D)">Proton Acceleration Driven by a Nanosecond Laser from a Cryogenic Thin Solid-Hydrogen Ribbon.</a> Physical Review X. 6, 041030(2016).</li>
<li>Prencipe, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targets+for+high+repetition+rate+laser+facilities%3A+needs%2C+challenges+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22High+Power+Laser+Science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Targets for high repetition rate laser facilities: needs, challenges and perspectives.</a> High Power Laser Science and Engineering. 5, 17(2017).</li>
<li>Porat, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+direct-laser-production+of+relativistic+surface+harmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+Volume+11036%2C+Relativistic+Plasma+Waves+and+Particle+Beams+as+Coherent+and+Incoherent+Radiation+Sources+III%22%5BJournal%5D)">Towards direct-laser-production of relativistic surface harmonics.</a> Proceedings Volume 11036, Relativistic Plasma Waves and Particle Beams as Coherent and Incoherent Radiation Sources III. , 110360(2019).</li>
<li>Gershuni, Y., et al. A gatling-gun target delivery system for high-intensity laser irradiation experiments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGershuni%2C+Y+%22Nuclear+Instruments+and+Methods+in+Physics+Research%2C+Section+A%3A+Accelerators%2C+Spectrometers%2C+Detectors+and+Associated+Equipment%22">Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment</a>. 934, 58-62 (2019).</li>
<li>Jung, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+high+resolution+and+high+dispersion+Thomson+parabola%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Development of a high resolution and high dispersion Thomson parabola.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (1), 13306(2011).</li>
<li>Cobble, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+Thomson+parabola+for+ion+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">High-resolution Thomson parabola for ion analysis.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (11), 113504(2011).</li>
<li>Mančić, A., Fuchs, J., Antici, P., Gaillard, S. A., Audebert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+calibration+of+photostimulable+image+plate+detectors+used+as+high-energy+proton+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Absolute calibration of photostimulable image plate detectors used as high-energy proton detectors.</a> Review of Scientific Instruments. 79, 73301(2008).</li>
<li>Mattox, D. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMattox%2C+DM+%22Processing.+Handbook+of+Physical+Vapor+Deposition+%28PVD%29+Processing%22">Processing. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing</a>. , Elsevier Inc. (2007).</li>
<li>MTI Instruments. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.mtiinstruments.com/products/lasertriangulation.aspx">http://www.mtiinstruments.com/products/lasertriangulation.aspx</a> (2020).</li>
<li>Astrom, K. J., Murray, R. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAstrom%2C+KJ+%22Feedback+Systems%3A+An+Introduction+for+Scientists+and+Engineers%22">Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers</a>. , Princeton University Press. Ch. 10 (2006).</li>
<li>Passoni, M., Bertagna, L., Zani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Target+normal+sheath+acceleration%3A+Theory%2C+comparison+with+experiments+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Target normal sheath acceleration: Theory, comparison with experiments and future perspectives.</a> New Journal of Physics. 12, 045012(2010).</li>
<li>Roth, M., Schollmeier, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+Acceleration%3A+TNSA%5BTitle%5D)+AND+%22Laser-Plasma+Interactions+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Ion Acceleration: TNSA.</a> Laser-Plasma Interactions and Applications. , 303-350 (2013).</li>
<li>Zaffino, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+proton+acceleration+from+a+3+TW+table-top+laser+interacting+with+submicrometric+mass-produced+solid+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+Communications%22%5BJournal%5D)">Efficient proton acceleration from a 3 TW table-top laser interacting with submicrometric mass-produced solid targets.</a> Journal of Physics Communications. 2 (4), 41001(2018).</li>
<li>Harres, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+calibration+of+a+Thomson+parabola+with+microchannel+plate+for+the+detection+of+laser-accelerated+MeV+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Development and calibration of a Thomson parabola with microchannel plate for the detection of laser-accelerated MeV ions.</a> Review of Scientific Instruments. 79 (9), 93306(2008).</li>
<li>Robinson, A. P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+modification+of+laser-accelerated+proton+beams+by+self-generated+magnetic+fields+Related+content+New+Journal+of+Physics+Spectral+modification+of+laser-accelerated+proton+beams+by+self-generated+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Spectral modification of laser-accelerated proton beams by self-generated magnetic fields Related content New Journal of Physics Spectral modification of laser-accelerated proton beams by self-generated magnetic fields.</a> New Journal of Physics. 11 (15), 83018(2009).</li>
<li>Treffert, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+implementation+of+a+Thomson+parabola+for+fluence+dependent+energy-loss+measurements+at+the+Neutralized+Drift+Compression+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Design and implementation of a Thomson parabola for fluence dependent energy-loss measurements at the Neutralized Drift Compression experiment.</a> Review of Scientific Instruments. 89 (10), 103302(2018).</li>
<li>Pappalardo, A., Cosentino, L., Finocchiaro, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+imaging+technique+for+detection+and+absolute+calibration+of+scintillation+light%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">An imaging technique for detection and absolute calibration of scintillation light.</a> Review of Scientific Instruments. 81 (3), 33308(2010).</li>
</ol>

ولا يملك أصحاب البلاغ مصالح مالية متنافسة.

مع بعض الاختلافات، عملية تصنيع الهدف الموصوفة في هذا البروتوكول أمر شائع (على سبيل المثال، زافينو وآخرون23). هنا، خطوة فريدة واحدة التي تعتبر حاسمة لتشغيل تحديد المواقع التلقائي هو إضافة الخشونة على مقياس نانومتر في المناطق على شكل حلقة على الجزء الخلفي من رقاقة (الخطوة 1.2.3). والغرض من هذه الخطوة هو زيادة انتشار تشتت الحادث الضوء على رقاقة في تلك المناطق. يضيء جهاز الاستشعار الذي يُنطاق شعاع ليزر منخفض الطاقة على الرقاقة، ويجمع الضوء المتناثر، ويحدد إزاحته عن طريق التثليث.
<p class="jove_con...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61056">Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments</a>. The author list was updated.
The author list was updated from:
Yonatan Gershuni1,2, Michal Elkind1,2, Itamar Cohen1,2, Aviad Tsabary1,2, Deep Sarkar1,2, Ishay Pomerantz1,2 
1The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, 
2Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction
to:
Yonatan Gershuni1,2, Michal Elkind1,2, Dolev Roitman1,2, Itamar Cohen1,2, Aviad Tsabary1,2, Deep Sarkar1,2, Ishay Pomerantz1,2 
1The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, 
2Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61056">Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments</a>. The author list was updated.

Erratum: Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

ويولد التشعيع بالليزر عالي الكثافة للأهداف الصلبة أشكالاً متعددة من الإشعاع. واحدة من هذه هي الانبعاث من الأيونات حيوية مع الطاقات في ميجا إلكترون فولت (MeV) مستوى1. مصدر مدمج من أيونات MeV لديه إمكانية للعديد من التطبيقات، مثل البروتون السريع الاشتعال2،التصوير الشعاعي للبروتون3،العلاج الإشعاعي الأيون4،وتوليد النيوترونات5.
ومن التحديات الرئيسية في جعل تسارع الليزر الأيونات عملية هو القدرة على وضع أهداف بمقياس ميكرومتر بدقة في إطار تركيز الليزر بمعدل مرتفع. ولم يُستحدث سوى عدد قليل من تكنولوجيات الإنجاز المستهدف لمواجهة هذا التحدي. وأكثرها شيوعا هي النظم المستهدفة القائمة على أشرطة سميكة بمقياس ميكرومتر. هذه الأهداف بسيطة لتجديد ويمكن وضعها بسهولة داخل التركيز من الليزر. وقد تم الشريط الهدف باستخدام VHS6، والنحاس7، Mylar ، وكابتون8 الأشرطة. يتكون نظام محرك الشريط عادة من اثنين من المصاتر الآلية للتصفية وفك ودبابيس عمودية اثنين وضعت بينهما للحفاظ على الشريط في موقف9. الدقة في وضع سطح الشريط عادة أقل من نطاق رايلي من شعاع التركيز. نوع آخر من هدف الليزر قابلة للتجدد هو أوراق السائل10. وهذه الأهداف تُسلَّم بسرعة إلى منطقة التفاعل وتُدخل كمية منخفضة جداً من الحطام. هذا النظام يضم مضخة حقنة الضغط العالي تزويد مستمر مع السائل من خزان. في الآونة الأخيرة ، تم إنشاء طائرات الهيدروجين المبردة الجديدة11 كوسيلة لتقديم أهداف فائقة الدقة ، منخفضة الحطام ، قابلة للتجدد.
والعيب الرئيسي في كل هذه النظم المستهدفة القابلة للتجدد هو الاختيار المحدود للمواد والهندسة المستهدفة، التي تمليها المتطلبات الميكانيكية مثل القوة واللزوجة ودرجة الحرارة الذائبة.
هنا، يوصف نظام قادر على تحقيق الأهداف micromachined إلى التركيز ليزر عالية الكثافة بمعدل 0.2 هرتز. Micromachining يقدم مجموعة واسعة من المواد المستهدفة في الهندسة تنوعا12. يتم تنفيذ تحديد المواقع الهدف من خلال تغذية مرتدة مغلقة بين جهاز استشعار النزوح التجاري والمتلاعب بمحرك.
تم اختبار نظام التسليم المستهدف باستخدام نظام ليزر عالي التباين يبلغ 20 TW يوفر 25 نبضة ليزر طويلة من طراز FS مع 500 mJ على الهدف. ويُعطى استعراض لهندسة نظام الليزر في بورات وآخرون13،ويقدم وصف تقني للنظام المستهدف في غيرشوني وآخرون14. هذه الورقة يعرض طريقة مفصلة لصنع واستخدام هذا النوع من النظام ويظهر نتائج تمثيلية للتسارع الليزر أيون من أهداف رقائق الذهب ultrathin.
وقد استخدم مطياف أيونات تومسون بارابولا (TPIS)15،16 المبين في الشكل 1 لتسجيل أطياف الطاقة للأيونات المنبعثة. في TPIS، تمر الأيونات المسرعة عبر حقول كهربائية ومغناطيسية متوازية، مما يضعها على مسارات مكافئة في المستوى البؤري. يعتمد الانحناء المكافئ على نسبة الشحن إلى الكتلة في أيون، ويتم تعيين الموقع على طول المسار بواسطة طاقة الأيون.
لوحة تصوير BAS-TR (IP)17 المتمركزة في الطائرة المحورية لـ TPIS تسجل الأيونات المُستَرَكة. يتم إرفاق IP إلى الأعلاف الميكانيكية من خلال السماح بالترجمة إلى منطقة جديدة قبل كل لقطة.

<table><tbody><tr><td>76.2 × 127 مم EFL 90 درجة ؛ الذهب المحمي 100 & أرينج; مرآة مكافئة خارج المحور</td><td>بصريات إدموند</td><td>35-535</td><td></td></tr><tr><td>MicroTrak 3 LTS 120-20</td><td>MTI Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>مرايا عازلة فائقة السرعة عالية الطاقة ل 800 نانومتر</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

التسليم الآلي لأهداف microfabricated لتجارب مكثفة بالليزر

Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

وصف هو إجراء تجريبي الذي يتيح عالية الطاقة الليزر تشعيع الأهداف microfabricated. يتم إحضار الأهداف إلى التركيز الليزر من قبل حلقة ردود الفعل المغلقة التي تعمل بين المتلاعب الهدف وجهاز استشعار المدى. يتم شرح عملية تصنيع الهدف بالتفصيل. وتعطى النتائج التمثيلية لشعاعات البروتون على مستوى MeV التي تولدها التشعيع من رقائق الذهب السميكة 600 نانومتر بمعدل 0.2 هرتز. ويقارن الأسلوب مع النظم المستهدفة الأخرى القابلة للتجدد، وتناقش احتمالات زيادة معدلات اللقطة إلى ما فوق 10 هرتز.

تم استخدام هذا النظام تسليم الهدف لتسريع الأيونات من الجانب الخلفي من رقائق الذهب سميكة 600 نانومتر. عندما تشع مع كثافة ليزر تطبيع من0 = 5.6، تسارعت هذه الأيونات من قبل التسارع العالديها العادية المستهدفة (TNSA) آلية21. في TNSA، يأين الضوء الأقل كثافة الذي سبق نبضة الليزر الرئيسية السطح الأمامي للرقائق الهدف. القوة التأملية التي تمارسها نبضة الليزر الرئيسية دفعت الإلكترونات الساخنة من خلال المادة السائبة. A فصل تهمة على السطح الخلفي، التي تسببها هذه الإلكترونات22،</sup...

يتم تقديم بروتوكول للإشعاع الآلي من رقائق الذهب رقيقة مع نبضات الليزر عالية الكثافة. ويتضمن البروتوكول وصفاً تفصيلياً لعملية تصنيع الأهداف الدقيقة ودليلاً مفصلاً لكيفية تحقيق الأهداف في تركيز الليزر بمعدل 0.2 هرتز.

التسليم الآلي لأهداف Microfabricated لتجارب مكثفة بالليزر

Described is an experimental procedure that enables high-power laser irradiation of microfabricated targets. Targets are brought to the laser focus by a ...

وتجري حاليا تجارب أشعة الليزر المكثفة لأهداف مقياس القياس الفرعي بمعدلات طلقات بطيئة. بروتوكول لدينا حل هذا التحدي من خلال وضع هذه الأهداف بسرعة في بؤرة الليزر بطريقة آلية. نظام هدفنا يتيح جمع البيانات التي تتضمن عددا كبيرا من الطلقات الليزر مع المعلمات الهدف تغيير في زيادات صغيرة، فضلا عن التطبيقات التي تستفيد من جرعة الإشعاع العامة عالية.سوف تظهر العرض التوضيحي المرئي لهذا البروتوكول التفاصيل الدقيقة لعملية تصنيع الرقاقة والمحاذاة المستهدفة. ومن بين البرهان على عملية تصنيع الأهداف مهندسة العملية نيتري بوركي شاماي ونافار ليفني. لتصنيع المؤخر، استخدم 250 ميكرومتر سميكة 100 ملليمتر قطرها عالية الإجهاد سيليكون رقاقة في تشكيل الكريستال صفر صفر واحد المغلفة على كلا الجانبين مع نيتريد السيليكون.تنظيف رقاقة مع الأسيتون ومع ايزبروبانول. ثم تدور معطف رقاقة مع HMDS يقاوم لتشكيل طبقة لاصقة. تدور معطف رقاقة مع AZ 1518 photoresist إيجابية.خبز رقاقة في 100 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة. الضوئية 1، 000 1 000 فتحات مربع ميكرومتر تحت فراغ، وفضح رقاقة في دورة واحدة من أربع إلى سبع ثوان لمصباح الأشعة فوق البنفسجية 400 نانومتر بحيث يتعرض رقاقة لفلوروس الشاملة من 40 جول لكل سنتيمتر مربع. ثم استخدام المطور من الألف إلى الياء 726 لفضح نيتريد السيليكون وحمام من المياه المجففة لوقف هذه العملية.استخدام مخرّب ايون ردّي لإزالة نتريد السيليكون في موقع المربعات. ضع الرقاقة في حمام NMP لمدة 20 دقيقة لإزالة المقاومة المتبقية وphotoresist ، وإنتاج نسخة طبق الأصل من القناع على طبقة نيتريد السيليكون. ثم يغسل تحت الماء العذب وندعه يجف.بالوعة رقاقة في 30٪ 90 درجة مئوية هيدروكسيد البوتاسيوم حل لحفر السيليكون من خلال فتحات مربع. لتصنيع الجانب الأمامي، كرر الإجراء الموصوف سابقًا بقناع على شكل ثلاث حلقات متحدة المركز. استخدام الخرّفة الأيونية التفاعلية لإزالة نتريد السيليكون حيث تقع الحلقات، تليها حمام NMP لإزالة بقايا مقاومة وphotoresist.اخشون حلقات السيليكون عن طريق إغراق الرقاقة في حمض النيتريك وفي محلول من 0.02 نترات الفضة الضروس وأربعة فلوريد الهيدروجين الضرس. على الجانب المحفور من رقاقة، واستخدام آلة ترسب بخار المادية لsputter طبقة من بضع مئات من نانومتر من الذهب على رأس فيلم نانومتر 10 من التيتانيوم اللاصقة، والنيكل، أو الكروم. منع شعاع وتقديم الهدف الأول في عرض تحت مجهر التكبير عالية.نقطة جهاز استشعار المدى التثليث إلى الحلقة خشنة الأقرب إلى الهدف وتسجيل القراءة النزوح لها. ترك المجهر في مكانها، نقل رقاقة بعيدا لمسح مسار شعاع. استخدم المرايا القابلتين للطي والمرايا المكافئة خارج المحور لمحاذاة الحزمة في طاقة منخفضة في مجال الرؤية للمجهر.ضبط هذه المرايا الثلاثة لتصحيح الاستجماتيزمات في الشعاع. وينبغي أن تكون النتيجة نقطة محورية محدودة تقريبا. منع شعاع الليزر وجلب الهدف مرة أخرى إلى التركيز من المجهر.ثم التحقق من موقفها باستخدام المجهر ودقات الاستشعار القراءة. استخدام البرمجيات لتنفيذ ردود فعل حلقة مغلقة بين محور محوري من المتلاعب الهدف ولاستشعار النزوح قراءة باستخدام قيمة النزوح المسجلة سابقا كنقطة. بمجرد أن تصل موضع الحلقة المغلقة إلى مسافة التسامح المرغوبة من نقطة setpoint ، تشعع الهدف بنبض ليزر واحد عالي الطاقة.سجل البيانات من تشخيص الجسيمات وتكرار العملية مع الهدف التالي التي يتم التركيز عليها من قبل البرنامج. وقد استخدم هذا النظام المستهدف للتسليم لتسريع الأيونات من المؤخر من 600 نانومتر رقائق الذهب سميكة. وتظهر هنا سلسلة زمنية من التشريد المستهدف على محور التركيز.القيم نسبية إلى نقطة تعيين موضع التنسيق. تشير النقاط الخضراء إلى وقت النزوح المستهدف ضمن قيمة تحملية قدرها ميكرومتر واحد من نقطة تحديد النقطة، وهو عندما تم أخذ لقطة ليزر. تم الحصول على آثار مطياف أيونات مظلي من 14 إشعاع متتالي من 600 من أهداف رقائق الذهب السميكة نانومتر.وقد استمدت أطياف الطاقة من هذه الآثار. وكان استقرار الذروة إلى الذروة من الطاقة البروتون الأقصى ضمن 10٪ بعد هذا الإجراء، ويمكن إجراء التحقيقات من أيون وتسارع الإلكترون من رقائق صلبة توليد الخلايا العصبية بطريقة منهجية.

automated-delivery-microfabricated-targets-for-intense-laser

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

وصفنا المنهج التجريبي لإيداع الأفلام أكسيد رقيقة ذات البنية النانومترية بواسطة ترسب النانوسيكند الليزر النبضي (PLD) في وجود الغاز الخلفية. باستخدام هذا الأسلوب آل مخدر أكسيد الزنك (AZO) أفلام، من تنظيم هرمي إلى الاتفاق كما نانو شجرة الغابات، يمكن المودعة.

تلفيق نانو هندسيا إجراء أكاسيد شفافة من ترسب الليزر النبضي

ونحن لشرح استخدام الأمام نقل (LIFT) تقنية الناجم عن الليزر لتجميع الوجه رقاقة من المكونات البصرية الالكترونية. ويوفر هذا النهج بسيطة وفعالة من حيث التكلفة، وانخفاض درجة الحرارة، وحل سريع ومرن لغرامة الملعب الاهتزاز والترابط على رقاقة النطاق لتحقيق الدوائر ذات الكثافة العالية للتطبيقات البصرية الالكترونية.

الليزر التي يسببها نقل إلى الأمام للرقي رقاقة التغليف وفاة واحدة

نثبت استخدام تقنية النقل الأمامي المستحثة بالليزر (LIFT) لطباعة معجون Ag عالي اللزوجة. توفر هذه التقنية عملية بسيطة ومنخفضة ودرجة حرارة وقوية للطباعة غير الحجرية الهياكل 2D و 3D.

نقل الليزر التي يسببها إلى الأمام من حج Nanopaste

يصف هذا البروتوكول منهجية الطباعة الحيوية باستخدام نظام إيداع آلي آلي يشتمل على إشارات التوجيه الطبوغرافية المحفورة مع الترسيب الدقيق للحبر الحيوي الهيدروجيل الذي يحمل الخلية. يتم تسليم الخلايا المطبوعة مباشرة إلى الميزات المحفورة وتكون قادرة على الإحساس بها والتوجيه معها.

الآلية الروبوتية الاستغناء عن تقنية لتوجيه السطحية وBioprinting من الخلايا

نقدم بروتوكول لافتعال 1-D تجاويف الكريستال الضوئية على ألياف السيليكا قطر subwavelength (ألياف النانو البصرية) باستخدام الفيمتو ثانية الاجتثاث التي يسببها الليزر.

تصنيع 1-D الضوئية التجويف البلوري على ألياف نانوية عن طريق الاجتثاث التي يسببها الليزر الفيمتو ثانية

نحن تلفيق المعادن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس باستخدام مزيج من ترسب الليزر النبضي والأخرق ماغي في الموقع . من خلال ماجنيتوترانسبورت و في الموقع تجارب مطيافية إلكترون الأشعة السينية، ونحن التحقيق في التفاعل بين الظواهر الكهربائية والكيميائية من الغاز إلكترون ثنائي الأبعاد أو شبه شكلت في هذا النظام.

النمو والخصائص الكيميائية الكتروستاتي للمعدن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس

تركيب الجملة ذات جودة عالية ورقيقة (ملغ0.25(1-x)ني0.25(1-x)Cu0.25(1-x)الزنك0.25(1-x)Cox) س و (ملغ0.25(1-x)Co0.25(1-x)ني0.25(1-x)Cuxالزنك0.25(1-x )) أكاسيد استقرت الانتروبيا س يرد.

السائبة وتوليف رقيقة أكاسيد استقرت الانتروبيا شكل تركيبي البديل

Femtosecond عالية الكثافة نبضات ضوء الليزر يمكن الخضوع لدورات كير ذاتية التركيز والبلازما بديعة، نشر شعاع الفرعية بعد قطر ميليميتير مكثفة عبر مسافات طويلة. يصف لنا تقنية لتوليد واستخدام خيوط هذه إلى أداء التصوير عن بعد والاستشعار خارج حدود حيود الكلاسيكية من بصريات خطية.

خيوط ليزر Femtosecond لاستخدامها في تصوير شبه Diffraction محدودة زمنياً، والاستشعار عن بعد

نقدم دليلا شاملا لإعداد عينة الهدف الثابت، وجمع البيانات، ومعالجة البيانات للبلورات السنكروترون المسلسل في الماس الحزمة I24.

مجموعة بيانات تسلسلية هدف ثابت في مصدر ضوء الماس

البروتوكول المعروض هنا يمكن التصنيع الآلي للخلايا الدقيقة التي توحد شكل الخلية لدراسة الهياكل الخلوية داخل خلايا الثدييات. ويمكن إنشاء هذه التقنية سهلة الاستخدام باستخدام نظم التصوير المتاحة تجاريا ولا تتطلب معدات متخصصة لا يمكن الوصول إليها في مختبرات بيولوجيا الخلايا القياسية.

السيطرة على هندسة الخلية من خلال الأشعة تحت الحمراء الليزر بمساعدة Micropatterning

يصف هذا البروتوكول تصنيع نافذة تصوير متكاملة قابلة للزرع باستخدام الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. تتكون النافذة من نظام من العدسات الدقيقة إلى جانب السقالات الدقيقة. تتضمن الطريقة بلمرة ثنائية الفوتون (2PP) لمقاومة الضوء المتوافقة حيويا SZ2080 في تسلسل مستمر ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة التصنيع والمحاذاة بين المكونات المختلفة.

التصنيع الدقيق للبصريات القابلة للزرع مدمجة في نافذة تصوير مجهرية للتصوير المتقدم في الجسم الحي

اكتشف طريقة التسليم الآلي للأهداف الدقيقة لتجارب الليزر المكثفة باستخدام رقائق الذهب الرفيعة. يُحسّن هذا البروتوكول من سرعة جمع البيانات وكفاءة التجارب بشكل كبير.

التسليم الآلي لأهداف Microfabricated لتجارب مكثفة بالليزر

استكشف المزيد من الفيديوهات