Construction d'un microscope à haute résolution avec des capacités de piégeage optique classique et holographique

Résumé

Le système décrit ici utilise un piège optique traditionnel ainsi qu'une ligne de piégeage optique holographique indépendant, capable de créer et de manipuler de multiples pièges. Cela permet la création d'arrangements géométriques complexes de particules réfraction tout en permettant à grande vitesse des mesures simultanées à haute résolution, de l'activité des enzymes biologiques.

Résumé

Systèmes de microscope à haute résolution avec des pièges optiques permettent la manipulation précise d'objets divers de réfraction, tels que des billes diélectriques ¹ ou organites cellulaires ^2,3, ainsi que pour la haute lecture de la résolution spatiale et temporelle de leur position par rapport au centre du piège. Le système décrit ici a un tel "traditionnel" piège fonctionnant à 980 nm. Il fournit en outre un second système de piégeage optique qui utilise un ensemble holographique disponible dans le commerce afin de créer et de manipuler simultanément les modèles de piégeage complexes dans le champ de vision du microscope ^4,5 à une longueur d'onde de 1064 nm. La combinaison des deux systèmes permet la manipulation de plusieurs objets de réfraction en même temps tout en menant simultanément une vitesse élevée et mesures à haute résolution du mouvement et de la production de force au nanomètre et l'échelle de piconewton.

Introduction

Piégeage optique est l'une des techniques clés en biophysique ^6. Un progrès important dans le piégeage optique a été le développement de pièges holographiques qui permettent la création de modèles de piégeage en trois dimensions plutôt que les pièges de points classiques ^7. Ces pièges holographiques possèdent l'avantage de la polyvalence dans le positionnement des objets de réfraction. Cependant pièges classiques peuvent être facilement alignées est plus symétrique que les kits holographiques disponibles dans le commerce. Ils permettent également pour le suivi rapide et précis des objets piégés. Ici, nous décrivons un système (Fi....

Protocole

1. Installation de 980 nm de longueur d'onde unique piège optique

1. Piégeage optique à 980 nm longueur d'onde est souvent optimal pour des expériences de biophysique et de diodes laser bon marché sont disponibles avec une puissance aussi élevée que 300 mW. Il est préférable pour une diode laser à queue de cochon à maintien de polarisation fibre monomode avec un diamètre de champ de mode connue. La fibre doit être suffisamment long pour agir comme un filtre de mode et est généralement terminée par un navigateur FC / PC ou un connecteur FC / APC. Parmi ceux-ci, FC / APC est préférable de minimiser la rétro-réflexion des instabilités de rétroaction de l....

Résultats

La configuration assemblée permet à l'opérateur de piéger plusieurs objets de réfraction en temps réel et les positionner dans les trois dimensions dans le champ de vision. Nous illustrons les capacités holographiques de l'instrument en piégeant 11 microsphères (figure 2). Le piège confinant chaque objet est manuellement repositionné sur le piégeage de sorte que l'arrangement final représente le logo de l'Université de l'Utah, où cette expérience a été réalisée. Une fonction combinée.......

Discussion

Nous avons construit un instrument qui combine deux pièges optiques de différents types (Figure 1) pour fournir des installations de piégeage séparés pour la manipulation d'objets et de mesure. Le piège optique "classique" est construit autour d'une diode laser à 980 nm. Ce faisceau est élargi, dirigé et ensuite injecté dans notre microscope inversé (poutre "lumière rouge" dans la figure 1). Le piège optique holographique est construit autour d'un laser D.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Table optique	Newport corporation	ST-UT2-56-8	Irvine, CA
Microscope, Inversé, Eclipse Ti	Nikon USA	MEA53220	Melville, NY
Plan apo 100X Objectif à huile (1.4 NA)	Nikon USA	MRD01901	Melville, NY
Condenseur d’huile Objectif 1.4 NA	Nikon USA	MEL41410	Melville, NY
Appareil photo EMCCD	Technologie Andor États-Unis	Ixon DU897	South Windsor, CT
Caméra IEEE1394 CCD 1/3"	NET USA Inc	Foculus FO124SC	Highland IN
Laser, TEM00, SLM, longueur d’onde 1 064 nm	Klastech Laser Technologies	Senza-1064-1000	Dortmund ; Allemagne
diode laser, TEM00, SLM, 980 nm	Axcel Photonics	BF-979-0300-P5A	Marlborough, MA
monture de diode laser	ILX Lightwave	LDX-3545, LDT-5525 et LDM-4984	Bozeman, MT
ports fibre réglables	Thorlabs	PAF-X-11-B	Newton, NJ
système holographique	Arryx	HOTKIT-ADV-1064	Chicago, IL
holographique miroir	Boulder Systèmes non linéaires	ceci fait partie de HOTKIT-ADV-1064	Lafayette, CO
Polariseur de calcite	Thorlabs	GL10-B	Newton, NJ
plaque demi-onde	Thorlabs	WPH05M-1064	Newton, NJ
Monture de rotation polarisante	Thorlabs	PRM1	Newton, NJ
monture de rotation de plaque demi-onde	Thorlabs	RSP1	Newton, NJ
Obturateur	Thorlabs	SH05	Newton, NJ
miroirs dichroïques (DM2 & DM3) ; 45 ° ; AOI	Chroma Technology	t750spxrxt	Bellows Falls, VT
miroir dichroïque (DM1) ; 45 ° ; AOI	Thorlabs	DMSP1000R	Newton, NJ
Adaptateur mécanique personnalisé	Thorlabs	SM1A11 et AD12F avec alésage intérieur élargi	Newton, NJ
filtre coupe-bande	Semrock	FF01-850/310-25	Rochester, NY
Déflecteur Acousto-Optic (2 axes)	intraAction	DTD-584CA28	Bellwood, IL
étage goniométrique	New Focus	9081	Santa Clara, CA
Objectifs de direction de 60 mm	Thorlabs	LA1134-B	Newton, NJ
Lentille d’expansion asphérique de 16 mm	Thorlabs	AC080-016-C	Newton, NJ
Lentille d’expansion de 175 mm	Thorlabs	LA1229-C	Newton, NJ
Bloqueur de points (sphère en acier cabron)	Bal-Tec	0,0100" de diamètre	Los Angeles, CA
Microsphères ( Carboxyl-polystyrène)	Spherotech	CP-45-10	Lake Forest, IL