Name: Espectrómetro de dispersión de Brillouin estimulada onda continua alta velocidad para análisis de materiales (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: Aprende a construir un espectrómetro CW-SBS de alta velocidad para análisis de materiales con resolución espectral elevada. Este método permite adquirir espectros de Brillouin hasta 100 veces más rápido que sistemas convencionales.

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IR agradece a la Fundación de Azrieli para la concesión de becas de doctorado.

<ol><li>Koski, K. J., Akhenblit, P., McKiernan, K., Yarger, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+determination+of+the+complete+elastic+moduli+of+spider+silks%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Non-invasive determination of the complete elastic moduli of spider silks.</a> Nat. Mater. 12 (3), 262-267 (2013).</li>
<li>Palombo, F., Madami, M., Stone, N., Fioretto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+mapping+with+chemical+specificity+by+confocal+Brillouin+and+Raman+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Mechanical mapping with chemical specificity by confocal Brillouin and Raman microscopy.</a> Analyst. 139 (4), 729-733 (2014).</li>
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<li>Traverso, A. J., Thompson, J. V., Steelman, Z. A., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+Raman-Brillouin+microscope+for+chemical+and+mechanical+characterization+and+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Dual Raman-Brillouin microscope for chemical and mechanical characterization and imaging.</a> Anal. Chem. 87 (15), 7519-7523 (2015).</li>
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<li>Antonacci, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+plaque+stiffness+by+Brillouin+microscopy+in+experimental+thin+cap+fibroatheroma%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">Quantification of plaque stiffness by Brillouin microscopy in experimental thin cap fibroatheroma.</a> J. R. Soc. Interface. 12 (112), 20150483(2015).</li>
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<li>Ballmann, C. W., Thompson, J. V., Traverso, A. J., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Brillouin+scattering+microscopic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Stimulated Brillouin scattering microscopic imaging.</a> Sci Rep. 5, 18139(2015).</li>
<li>Remer, I., Bilenca, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Background-free+Brillouin+spectroscopy+in+scattering+media+at+780+nm+via+stimulated+Brillouin+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Background-free Brillouin spectroscopy in scattering media at 780 nm via stimulated Brillouin scattering.</a> Opt. Lett. 41 (5), 926-929 (2016).</li>
<li>Remer, I., Bilenca, A. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2016APLP....1f1301R">High-speed stimulated Brillouin scattering spectroscopy at 780 nm.</a> APL Photonics. 1 (6), 061301(2016).</li>
<li>She, C. Y., Moosmüller, H., Herring, G. C. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/BF00686451">Coherent light scattering spectroscopy for supersonic flow measurements.</a> Appl. Phys. B-Lasers O. 46 (4), 283-297 (1988).</li>
<li>Fiore, A., Zhang, j, Peng Shao,, Yun, S. H., Scarcelli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-extinction+virtually+imaged+phased+array-based+Brillouin+spectroscopy+of+turbid+biological+media%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">High-extinction virtually imaged phased array-based Brillouin spectroscopy of turbid biological media.</a> Appl. Phys. Lett. 108 (20), 203701(2016).</li>
<li>Taking a Measurement with Your Computer. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.ni.com/webcast/1673/en">http://www.ni.com/webcast/1673/en</a> (2014).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El sistema, que se muestra en la figura 1, fue diseñado para ser construido en un tablero de 18'' x 24'' que se puede montar verticalmente en una tabla óptica, facilitar la colocación de las muestras acuosas. Como resultado, es importante fuertemente Apriete todos los elementos ópticos y mecánicos y asegurar que las vigas de la bomba y sonda son colineales y concéntricas con los distintos elementos antes de iluminar la muestra en eje geometría.
Pueden surgir dificultades en la...

Espectroscopía Brillouin espontánea se ha establecido, en los últimos años, como un enfoque valioso para el análisis mecánico de los materiales blandos, tales como líquidos, verdadero tejido, tejido fantasmas y biológico de las células1,2, 3,4,5,6,7. En este enfoque, un láser ilumina la muestra y la luz que se dispersa inelásticamente de ondas acústicas térmicas espontáneas en el medio se recoge por un espectrómetro, proporcionando información útil sobre las propiedades viscoelásticas de la muestra. El espectro de Brillouin espontáneo incluye dos picos de Brillouin en la acústica Stokes y anti-Stokes resonancias del material y un pico de Rayleigh en la frecuencia de láser ilumina (debido a la luz dispersada elásticamente). Para una geometría de retrodispersión de Brillouin, las frecuencias de Brillouin se cambian de puesto por varios gigahertz de la frecuencia de láser ilumina y tienen una anchura espectral de cientos de MHz.
Mientras que análisis espectrómetros de Fabry-Perot han sido la sistemas de elección para la adquisición de espectros de Brillouin espontáneos de materia blanda1,2, recientes avances tecnológicos en imagen prácticamente matriz de fase (VIPA) Espectrómetros han permitido mucho más rápidas mediciones (segundo) Brillouin con adecuada-resolución espectral (sub-GHz)3,4,5,6,7. En este protocolo, se presenta la construcción de una diferente, alta velocidad y alta resolución espectral, precisa Brillouin espectrómetro basado en la detección de la luz (CW-SBS) continuo-agite-estimulado--dispersión de Brillouin no turbias y turbias muestras en una geometría casi posterior dispersión.
En espectroscopia CW-SBS, onda continua (CW) bomba y sonda de láser, ligeramente desintonizado en frecuencia, se superponen en una muestra para estimular las ondas acústicas. Cuando la diferencia de frecuencia entre las vigas de la bomba y sonda coincide con una resonancia acústica específica del material, amplificación o deamplification de la señal de la sonda es proporcionado por pérdida o ganancia de Brillouin estimulado procesos (SBG/SBL), respectivamente; de lo contrario, no hay amplificación de SBS (de) produce8,9,10,11. Así, un espectro de SBG (SBL) puede ser adquirido por la diferencia de frecuencia entre el láser a través de las resonancias de Brillouin material de exploración y detectar el aumento (disminución) o ganancia (pérdida), en la intensidad de la sonda debido a la SBS. A diferencia de en la espontánea dispersión de Brillouin, Fondo de dispersión elástica existe inherentemente en SBS, que permite el excelente contraste de Brillouin en muestras turbias y no turbios sin necesidad de filtros de rechazo de Rayleigh como requerido en VIPA Espectrómetros de11,de10,13.
Los bloques de edificio principales de un espectrómetro de CW-SBS son la bomba y sonda de láser y el detector de pérdidas y ganancias estimulado de Brillouin. Para espectroscopía de alta resolución espectral, alta velocidad CW-SBS, los láseres deben ser frecuencia única (&#60; grosor de línea de 10 MHz) con afinabilidad de longitud de onda suficientemente amplia (20-30 GHz) y velocidad de barrido (&#62; 200 GHz/s), estabilidad a largo plazo de la frecuencia (&#60; 50 MHz/h) y el ruido de baja intensidad. Además, linealmente polarizado y limitada por difracción laser vigas con poderes de algunos centenares (decenas) de mW en la muestra son necesarios para que la viga de la bomba (sonda). Por último, el detector de pérdidas y ganancias de Brillouin estimulado debe ser diseñado para detectar confiablemente débil atrás estimulado Brillouin pérdidas (SBG/SBL) niveles (10-5 - 10-6) en materia blanda. Para satisfacer estas necesidades, se seleccionaron los lasers del diodo retroalimentación distribuida (DFB) juntados al mantenimiento de polarización fibras junto con un detector de pérdidas y ganancias de Brillouin estimulado combinando un ultra-banda estrecha atómica vapor filtro de muesca y de una alta frecuencia modulación de sola cerradura-en el amplificador como se ilustra en la figura 1. Este esquema de detección duplica la intensidad de la señal SBG mientras reduce significativamente el ruido en la intensidad de la sonda, donde la señal deseada de SBG es encajado11. Tenga en cuenta que el papel del vapor atómico-filtro utilizado en nuestro espectrómetro de SBS es reducir significativamente la detección de reflexiones bomba callejeros no deseados en lugar de disminuir el fondo de la difusión elástica como en Espectrómetros VIPA que detectan tanto luz dispersaron Rayleigh y Brillouin espontánea. Utilizando el protocolo que se detalla a continuación, se puede construir un espectrómetro CW-SBS con la capacidad de adquirir espectros de transmisión de agua y tejido fantasmas con niveles SBG tan bajos como 10-6 en &#60; precisión de la medida de 35 MHz Brillouin-cambio y dentro de 100 ms o menos.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/55527/55527fig1.jpg"> 
Figura 1: onda continua estimulada de Brillouin Scattering (CW-SBS) espectrómetro. Dos continuo-agite la bomba y sonda de láseres de diodo (DL), frecuencia desintonizado por el cambio de Brillouin de la muestra, se juntan en fibras monomodo-mantenimiento de la polarización con colimadores C1 y C2, respectivamente. Diferencia de la frecuencia de la sonda de la bomba se mide mediante la detección de la frecuencia de golpe entre vigas peladas de la bomba y sonda de láser utilizando un conjunto de separadores de fibra (FS), un fotodetector rápido (FPD) y un contador de frecuencia (FC). El haz de la sonda S-polarizado (rojo claro), ampliado con un Keplerian está circularmente polarizada por una placa de cuarto de onda (λ14) expansor de haz (L1 y L2) y centrado en la muestra (S) por una lente acromática (L3). Para la eficaz interacción de SBS y aislamiento óptico, la viga de la bomba (rojo intenso), ampliada con un expansor de haz de Keplerian (L5 y L6), es primero usando una placa de media onda λ24 P-polarizado), transmitida a través de un polarizador Beam splitter (PBS) y es finalmente izquierda circularmente polarizada por una placa de cuarto de onda (λ24) y se centró en la muestra con una lente acromática (L4; igual L3). Tenga en cuenta que las vigas de la bomba y sonda casi en propagan en la muestra y que un polarizador orientado a S (P) fue utilizado para evitar que la viga de la bomba P-polarizado (saliendo de λ14) en la sonda de láser. Para la detección de bloqueo de la viga de la bomba es modulada sinusoidal fm con un modulador acusto-óptico (ADM). La señal SBG, se manifiesta como variaciones de intensidad en la frecuencia fm (ver recuadro), es desmodulada conun bloqueo en el amplificador (LIA) tras detección de un fotodiodo de gran superficie (PD). Para significativa eliminación de reflejos de la bomba perdida en el fotodiodo, una banda estrecha filtro de Bragg (BF) y un filtro de muesca atómica (85RB) alrededor de la longitud de onda de la bomba se utilizan junto con un bloqueo de luz iris (I). Datos se registran por una tarjeta de adquisición de datos (DAQ) conectada a un ordenador personal (PC) para su posterior análisis del espectro de Brillouin. Todos los espejos plegables (M1- M6) se utilizan para caber el espectrómetro en un protoboard '' x 24'' 18 que se monta verticalmente sobre la mesa óptica para facilitar la colocación de las muestras acuosas. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55527/55527fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Cabezal y controlador láser de diodo de sonda</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST DL-100-DFB</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Bomba de láser de diodo amplificado y controlador</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST TA-pro-DFB</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>estación de acoplamiento de fibra FC/APC</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberDock&nbsp;</td><td>Cantidad: 3</td></tr><tr><td>Latiguillo de fibra de mantenimiento de polarización monomodo de alta potencia FC/APC</td><td>Toptica Photonics</td><td>OE-000796</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Colimación de fibra FC/APC con óptica de colimación ajustable</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberOut</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>colimador fijo de fibra FC/APC</td><td>OGZ Optics</td><td>HPUCO-33A-780-P-6.1-AS</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Divisor de fibra de mantenimiento de polarización monomodo 33:67</td><td>Óptica OZ</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Polarización monomodo que mantiene el divisor de fibra 50:50</td><td>Óptica OZ</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>f=25 mm, &Oslash; Doblete Acromático de 1/2", Montura Roscada SM05, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC127-025-B-ML</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>f=30 mm, &Oslash; Doblete Acromático de 1", Montura Roscada SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-30-B-ML</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>f=50 mm, &Oslash; Doblete acromático de 1", montaje roscado SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-50-B-ML</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>f = 100 mm, &Oslash; Doblete Acromático de 1", Montura Roscada SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-100-B-ML</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>f=200 mm, &Oslash; Doblete acromático de 1", montaje roscado SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-200-B-ML</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Espejo dieléctrico de banda ancha de 1/2", 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB05-E03</td><td>Cantidad: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; Espejo dieléctrico de banda ancha de 1", 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB1-E03</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>Cubo divisor de haz polarizado de 1", 780 nm</td><td>Thorlabs</td><td> PBS25-780</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Polarizador lineal de 1" con ventanas protectoras N-BK7, 600-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> LPNIRE100-B</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Interferómetro de cizallamiento con una placa de corte de 1-3 mm de diámetro de haz</td><td>Thorlabs</td><td>SI035</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Montaje óptico cinemático de bloqueo de 6 ejes</td><td>Thorlabs</td><td> K6XS</td><td>Cantidad: 4</td></tr><tr><td>Plataforma compacta de cinco ejes</td><td>Thorlabs</td><td> PY005</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Adaptador de montaje de pedestal para plataforma de 5 ejes</td><td>Thorlabs PY005A2</td><td> </td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Polaris de baja deriva y Oslash; Montura de espejo cinemática de 1/2", 3 ajustadores</td><td>Thorlabs</td><td> POLARIS-K05</td><td>Cantidad: 4</td></tr><tr><td>Montura de lente para &Oslash; Óptica de 1"</td><td>Thorlabs</td><td> LMR1</td><td>Cantidad: 5</td></tr><tr><td>Adaptador con roscas externas SM1 y roscas internas SM05, 0.40"</td><td>de espesor Thorlabs</td><td> SM1A6T</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Montura de rotación para &Oslash; Óptica de 1"</td><td>Thorlabs</td><td> RSP1</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>Montaje de prisma cinemático de 1"</td><td>Thorlabs</td><td> KM100PM</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Diafragma de iris SM1 activado por anillo graduado</td><td>Thorlabs</td><td> SM1D12C</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Diafragma de iris montado en poste, &Oslash; Apertura máxima de 12,0 mm</td><td>Thorlabs</td><td>ID12</td><td>Cantidad: Etapa</td>de traducción de 2</tr><tr><td>1/2" con micrómetro estándar</td><td>Thorlabs</td><td>MT1</td><td>Cantidad: 3</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 grifos, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1P8E</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 grifos, L = 1.5 "</td><td>Thorlabs</td><td>RS1.5P8E</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 grifos, L = 2"</td> <td>Thorlabs</td><td>RS2P8E</td><td>Cantidad: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" Poste de pilar de pedestal, 8-32 grifos, L = 2.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2.5P8E</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 machos, L = 3"</td> <td>Thorlabs</td><td>RS3P8E</td><td>Cantidad: 4</td></tr><tr><td>Horquilla de apriete corta</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>Cantidad: 12</td></tr><tr><td>Base de montaje</td><td>Thorlabs</td><td>BA1S</td><td>Cantidad: 8</td></tr><tr><td>Abrazadera en V grande con brazo de sujeción PM4, 2,5" de largo, Imperial</td><td>Thorlabs</td><td>VC3C</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Soporte de poste de 1/2", tornillo de mariposa con bloqueo hexagonal accionado por resorte, L = 1"</td> <td>Thorlabs</td><td>PH1</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Soporte de poste de 1/2", tornillo de mariposa con bloqueo hexagonal accionado por resorte, L = 1.5"</td> <td>Thorlabs</td><td>PH1.5</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Soporte de poste de 1/2", tornillo de mariposa con bloqueo hexagonal accionado por resorte, L = 2"</td> <td>Thorlabs</td><td>PH2</td><td>Cantidad: 6</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste óptico de 1/2", acero inoxidable, tornillo de fijación 8-32, grifo de 1/4"-20, L = 1"</td> <td>Thorlabs</td><td>TR1</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste óptico de 1/2", acero inoxidable, tornillo de fijación 8-32, grifo de 1/4"-20, L = 1.5"</td> <td>Thorlabs</td><td>TR1.5</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste óptico de 1/2", acero inoxidable, tornillo de fijación 8-32, grifo de 1/4"-20, L = 2"</td> <td>Thorlabs</td><td>TR2</td><td>Cantidad: 6</td></tr><tr><td>Placa de pruebas de aluminio 18" x 24" x 1/2", grifos de 1/4"-20</td><td>Thorlabs</td><td>MB1824</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Soporte vertical de 12" para placas de pruebas, 1/4"-20 agujeros, 1 pieza</td><td>Thorlabs</td><td>VB01</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>fotodiodos de Si, 40 ns Tiempo de subida, 400 - 1100 nm, 10 mm x 10 mm</td><td>área activa Thorlabs</td><td> FDS1010</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Placa de onda, orden cero, 1/4 onda 780nm</td><td>Tower Optics</td><td>Z-17.5-A-.250-B-780</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>Placa de onda, orden cero, 1/2 onda 780nm</td><td>Tower Optics</td><td>Z-17.5-A-.500-B-780</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Fotodetector de ultra alta velocidad acoplado a fibra</td><td>Newport</td><td>1434</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Gimbal montura de mirador óptico</td><td>Newport</td><td>U100-G2H ULTIMA</td><td>Cantidad: 3</td></tr><tr><td>etapas lineales con un rango de recorrido de 25 mm</td><td>Newport</td><td>&nbsp; M-423 y nbsp;</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Micrómetro diferencial bloqueable, 25 mm grueso, 0,2 mm fino, carga de 11 lb</td><td>Newport</td><td>&nbsp; DM-25L</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Etapa lineal del motor XYZ</td><td>Instrumentación Científica Aplicada</td><td>LS-50</td><td>Cantidad: Controlador de 3</td></tr><tr><td>etapas</td><td>Instrumentación Científica Aplicada</td><td>MS-2000</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Portamuestras</td><td>Hecho en casa</td><td>Cantidad personalizada</td><td>: 1</td></tr><tr><td>Célula de espectroscopia de sílice fundida de rubidio 85 con ventanas planas recubiertas de AR, 150 mm de longitud, 25 mm de diámetro</td><td>Fotónica Tecnologías</td><td>SC-RB85-25x150-Q-AR</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Almohadilla térmicamente conductora de 300 mm x 300 mm</td><td></td><td>BERGQUIST Q3AC 300MMX300MM SHEET</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Cinta térmica de 0,15 mm x 2,5 mm x 5 m, 4,29 mm; W/m</td><td>KANTHAL</td><td></td><td>8908271 Cantidad: 1 Cinta</td></tr> de <tr><td>politetrafluoroetileno 1/2'' x 12 m</td><td>Cinta de teflón</td><td>R.G.D</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Filtro de paso de banda de rejilla Bragg reflectante</td><td>OptiGrate</td><td>SPC-780</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>modulador óptico aousto de alta frecuencia</td><td>Gooch y Housego</td><td>15210</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Modulador óptico Aousto Controlador RF, frecuencia: 210 MHz&nbsp;</td><td>Gooch y Housego</td><td>MHP210-1ADS2-A1</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>amplificador de bloqueo de alta frecuencia&nbsp;</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR844</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Contador de frecuencia</td><td>Matriz de fase</td><td>EIP 578B</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Generador de función arbitraria</td><td>Tektronix</td><td>AFG2021</td><td>Cantidad: 2</td></tr><tr><td>Módulo de adquisición de datos (DAQ)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6212 BNC</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Software de adquisición de datos (DAQ);</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2014</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Fuente de alimentación de CC regulada&nbsp; dual 0-30V 5A</td><td>MEILI</td><td>MCH-305D-ii</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Termopar</td><td>MRC TP-01</td><td></td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Termómetro</td><td>MRC</td><td>TM-5007</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Filtro coaxial de paso bajo DC-1.9 MHz</td><td>Mini Circuitos</td><td>BLP-1.9+</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>20% emulsión lipídica</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I141-100ml</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>cubreobjetos redondo de 25 mm de diámetro espesor:1 #</td><td>Menzel Glaser</td><td>150285</td><td>Cantidad: 1</td></tr><tr><td>Software computacional&nbsp;</td><td>MathWorks</td><td>MATLAB 2015a</td><td></td></tr></tbody></table>

espectrómetro de dispersión de brillouin estimulada onda continua alta velocidad para análisis de materiales

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Últimos años ha habido un aumento significativo en el uso de espectrómetros de Brillouin espontáneas para análisis sin contacto de materia blanda, como soluciones acuosas y biomateriales, con tiempos de rápida adquisición. Aquí, discutimos el montaje y operación de un espectrómetro de Brillouin que utiliza estimulados dispersión de Brillouin (SBS) para medir espectros de ganancia (SBG) Brillouin estimulados de agua y lípidos emulsión tejido-como muestras en el modo de transmisión con &lt; 10 MHz resolución espectral y &lt; 35 MHz Brillouin cambio medida precisión &lt; 100 ms. el espectrómetro consiste en dos casi en propagar láseres linewidth estrecho de onda continua (CW) a 780 nm cuya frecuencia desintonización es analizado a través de la cambio material de Brillouin. Mediante el uso de un filtro de muesca estrecha ultra caliente vapor de rubidio 85 y un detector sensible a la fase, la-a-relación señal ruido de la señal SBG es mejorada significativamente en comparación a la obtenida con los espectrómetros de CW-SBS. Esta mejora permite la medición de espectros SBG con adquisición más rápido hasta 100-fold veces, facilitando así el análisis de Brillouin resolución espectral y de alta precisión alta de materiales blandos a alta velocidad.

Figuras 2b y 3b muestran espectros de SBG punto típico de agua destilada y emulsión de lípidos del tejido fantasmas muestras (con 2,25 eventos de dispersión y un coeficiente de atenuación de 45 cm-1) medidas a 10 ms y 100 ms, respectivamente. Para la comparación, hemos medido los espectros SBG en 10 s como se muestra en la figuras 2a y 3a. En estas mediciones, la célula del vapor de rubidio 85 fue calentada a 9...

Describimos la construcción de un espectrómetro de (CW-SBS) rápido continuo-agite-estimulado--dispersión de Brillouin. El espectrómetro emplea láseres de diodo de frecuencia única y un vapor atómico-filtro para adquirir espectros de transmisión de muestras turbias/no-turbio con resolución espectral alta en velocidades de hasta 100-fold más rápido que los de los espectrómetros de CW-SBS. Esta mejora permite alta velocidad análisis material de Brillouin.

Espectrómetro de dispersión de Brillouin estimulada onda continua alta velocidad para análisis de materiales

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

El objetivo de este experimento es construir y operar un espectrómetro de dispersión de Brillouin estimulado por onda continua para adquirir espectros de Brillouin estimulados por transmisión de muestras turbias y no turbias con alta resolución y velocidad espectral. Este método puede avanzar en el uso de la espectroscopia y la obtención de imágenes de Brillouin para investigar la mecánica de biomateriales como células y tejidos. La principal ventaja de esta técnica es que puede proporcionar una rápida adquisición de espectros de Brillouin de materia turbia y no turbia.Para comenzar el experimento, verifique que los componentes del espectrómetro CW-SBS estén montados de forma segura en una placa óptica. Compruebe que el software de adquisición de datos personalizado esté recibiendo datos del contador de frecuencia de microondas, el amplificador de bloqueo, los controladores láser de bomba y sonda, y el generador de funciones. A continuación, llene con agua destilada una cámara de muestras hecha de dos cubreobjetos de vidrio de 25 milímetros de diámetro, 0,17 milímetros de espesor y cinta de politetrafluoroetileno de 500 micrómetros de grosor.Monte un soporte de cámara en una plataf

high-speed-continuous-wave-stimulated-brillouin-scattering

Research

Investigación

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Engineering

Ingeniería

Se discute la construcción y operación de un complejo sistema no lineal óptico que utiliza ultrarrápida totalmente ópticas de conmutación para aislar Raman de las señales de fluorescencia. El uso de este sistema en el que son capaces de separar con éxito las señales de Raman y de fluorescencia utilizando las energías de pulso y potencias medias que permanecen biológicamente seguros.

El rechazo de la fluorescencia de fondo en la resonancia y microespectroscopía Raman espontánea

El uso de guías de ondas de luz de cristal fotónico lentos y cavidades ha sido ampliamente adoptado por la comunidad fotónica en muchas aplicaciones diferentes. Por lo tanto la fabricación y caracterización de estos dispositivos son de gran interés. En este trabajo se describe nuestra técnica de fabricación y dos métodos de caracterización óptica, a saber: la dispersión interferométrica (guías de onda) y resonancia (cavidades).

Fabricación y caracterización de guías de onda de cristal fotónico luz lenta y cavidades

Aquí se presenta un protocolo para construir un espectrómetro de Brillouin rápida. Cascading gama fase prácticamente fotografiado (VIPA) etalones alcanzar una velocidad de medición de más de 1.000 veces más rápido que el escaneo tradicional espectrómetros de Fabry-Perot. Esta mejora proporciona los medios para el análisis de Brillouin de biomateriales de tejido y a bajas niveles de potencia in vivo.

Alta velocidad Espectrómetro Sub-GHz para el Análisis de Dispersión de Brillouin

Presentamos un protocolo para la aplicación de espectroscopía de dispersión de luz de Brillouin a fibras de colágeno tipo I purificadas con elastina y tripsina de la matriz extracelular para extraer todas sus propiedades elásticas.

Preparación de la matriz extracelular fibras de proteína de Brillouin Spectroscopy

Este protocolo describe el análisis de parpadear Raman de superficie mejorada dispersión debido a la caminata al azar de una sola molécula sobre una superficie de plata usando leyes de la energía.

Observación y análisis de parpadear dispersión Raman de superficie mejorada

En este manuscrito, se describe la implementación de un microscopio de dispersión Raman (SRS) estimulado, obtenido mediante la integración de una configuración experimental SRS con un microscopio de escaneo láser. El microscopio SRS se basa en dos fuentes láser de femtosegundo (fs), un Ti-Sapphire (Ti:Sa) y un oscilador paramétrico óptico sincronizado (OPO).

Implementación de un microscopio no lineal basado en la dispersión estimulada de Raman

Este artículo compara directamente la resolución, la sensibilidad y los contrastes de imagen de la dispersión Raman estimulada (SRS) y la dispersión Raman anti-Stokes coherente (CARS) integradas en la misma plataforma de microscopio. Los resultados muestran que CARS tiene una mejor resolución espacial, SRS da mejores contrastes y resolución espectral, y ambos métodos tienen una sensibilidad similar.

Comparación directa de la dispersión Raman estimulada hiperespectral y la microscopía de dispersión Raman antiespecial coherente para imágenes químicas

Presentamos un protocolo para adquirir imágenes químicas con microscopía de dispersión Raman estimulada por banda ancha (SRS). Basado en un microscopio SRS que opera con detección diferencial de bloqueo multicanal, el protocolo describe la preparación de la muestra, el ajuste del aparato SRS y la quimiometría para desenredar diferentes constituyentes de muestras químicamente heterogéneas.

Imágenes químicas multiplex basadas en microscopía de dispersión Raman estimulada por banda ancha

Este artículo describe un protocolo para la caracterización mecánica de esferoides vivos dentro de una matriz 3D utilizando la microespectroscopía de Brillouin. Este método totalmente óptico permite la visualización de esferoides con resolución a microescala y propiedades mecánicas cuantitativas. Este enfoque tiene implicaciones para la fenotipización mecánica; por ejemplo, determinar estados patológicos de esferoides tumorales dentro de un microambiente 3D.

Mapeo mecánico de esferoides mediante espectroscopía de Brillouin

Se presenta un método no destructivo para el muestreo de la variación espacial en la dirección de la luz dispersada a partir de materiales estructuralmente complejas. Al mantener el material intacto, preservamos el comportamiento de dispersión de escala gruesa, mientras que al mismo tiempo captar contribuciones direccionales escala fina con imágenes de alta resolución. Los resultados se visualizan en el software en las posiciones y escalas biológicamente relevantes.

Medición espacialmente y direccionalmente variable dispersión de luz de material biológico

Aprende a construir un espectrómetro CW-SBS de alta velocidad para análisis de materiales con resolución espectral elevada. Este método permite adquirir espectros de Brillouin hasta 100 veces más rápido que sistemas convencionales.

Espectrómetro de dispersión de Brillouin estimulada onda continua alta velocidad para análisis de materiales

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