Fabrication et essais de plates-formes de piégeage photophorétique automatiques miniatures

Ce protocole permet à presque tout le monde de participer au processus de recherche. Cette méthode démocratise la recherche de pointe d’une manière qui n’a jamais été faite auparavant. Le banc d’essai de piégeage photophorétique est peu coûteux et peut être facilement fabriqué contrairement à de nombreux autres bancs utilisés pour le piégeage photophorétique.

Les instructions sont écrites de manière à ce que tout le monde puisse être impliqué dans cette technologie. Notre protocole est axé sur la création de nos bancs d’essai. Certaines connaissances préalables en optique ou en outils de fabrication peuvent aider, mais ne sont pas nécessaires.

Commencez la configuration des plates-formes en bois en plaçant la pièce de base vers le bas avec l’emblème Y vers le haut, puis maintenez les deux longues pièces latérales de chaque côté de la base pendant que le premier support laser est glissé en place à une extrémité et le premier support de tube à essai à l’autre extrémité. Placez deux supports d’électroaimant sur le support de l’appareil photo en vous assurant que les supports d’aimant sont séparés d’un centimètre de chaque côté, puis insérez les supports d’aimant et le support de caméra en tant qu’unité à côté du premier support de tube à essai espacé d’un centimètre. Ensuite, placez le deuxième support de tube à essai après les supports d’électroaimant, de sorte qu’il y ait un centimètre d’espace entre le deuxième support de tube à essai et le deuxième support d’électroaimant.

Si vous utilisez le bouclier lumineux ou le bloqueur en option, faites glisser le bouclier lumineux sur le côté opposé du support de l’appareil photo. Faites glisser le deuxième support laser en place à la distance souhaitée en fonction de la longueur du laser. Un rail optique peut être placé sous tous les supports pour aligner d’autres éléments du système de piégeage.

Le placement aidera à aligner la lentille avec le laser et le tube à essai. Placez ensuite l’électroaimant dans les supports d’électroaimant. Construisez le circuit de contrôle de l’électroaimant à l’aide d’un régulateur de tension, d’une planche à pain et de quelques fils.

Pour ce faire, placez le régulateur de tension dans la breadboard de sorte que chaque broche soit dans une rangée différente et câblez la broche d’entrée du régulateur de tension à l’une des broches d’alimentation de cinq volts de la carte du microcontrôleur. Câblez la broche ajustée du régulateur de tension à l’entrée et à la sortie à usage général ou GPIO23 sur la carte du microcontrôleur. Ensuite, connectez le fil d’entrée de l’électroaimant à la broche de sortie du régulateur de tension et le fil de sortie de l’électroaimant à une broche de terre sur le microcontrôleur.

Pour les préparations de test, placez la lentille à l’intérieur du porte-lentille à l’aide de colle chaude. Une fois cela fait, placez le support de lentille sur le rail optique et le laser dans le support laser. Ensuite, utilisez la lentille et le laser pour trouver le point focal du laser et faites glisser le support de lentille le long du rail optique jusqu’à ce que le point focal soit centré sur l’électroaimant.

Marquez le point focal sur la base en bois avec un crayon. Pour préparer le site de piégeage, assurez-vous que le laser est correctement éteint, puis utilisez un pistolet à colle chaude pour coller un petit aimant bouton de la même polarité que l’électroaimant sur la surface plane de la plate-forme afin que l’électroaimant repousse la plate-forme. Enduisez une plate-forme en porte-à-faux imprimée en 3D d’une feuille d’aluminium noire pour protéger la plate-forme de la fusion.

Après le revêtement, placez le type de particule sélectionné sur le côté incliné de la plate-forme pour le test, puis insérez les bras en porte-à-faux dans le support circulaire avec le côté aimant tourné vers l’extérieur et insérez le tube à essai dans le même support circulaire. Lorsque cela est fait correctement, l’aimant touchera presque le verre. Placez le tube à essai sur le support du tube pour centrer la plate-forme au-dessus de l’électroaimant.

Le porte-à-faux doit sembler être en position ascendante repoussé par l’électroaimant. Terminez la configuration en plaçant la caméra dans le support de la caméra pour capturer et observer les pièges au-dessus ou autour de la plate-forme. Après avoir revérifié tous les positionnements, commencez le test en appuyant sur Démarrer dans l’environnement de développement ou démarrez le fichier normalement à partir du terminal.

Si vous utilisez l’option de code alternatif, démarrez le test avec la commande terminal à partir du répertoire approprié. Lors de l’exécution à partir du terminal, la commande doit inclure le nombre de tests et le paramètre sur lequel le test est concentré. Un test de 10 particules différentes a été effectué pour trouver la particule avec le meilleur taux de piégeage.

Il a été constaté que les nanoparticules de diamant et le toner d’imprimante étaient les deux meilleurs types de particules. Un deuxième test de type particule a été effectué avec un système de détection par caméra et les quatre meilleures des 10 particules originales ont été testées. Les nanoparticules de diamant étaient toujours les meilleures, mais avaient un taux de piégeage légèrement inférieur à celui d’avant.

Le taux de piégeage pour différents niveaux de puissance laser a été mesuré lors du test de puissance laser. Il a été observé qu’une puissance optique de sortie élevée correspondait à un taux de piégeage plus élevé. Le laser à pleine puissance avait le taux de piégeage enregistré le plus élevé pour ce test.

La chose la plus importante à retenir tout au long du protocole est la sécurité, en particulier la sécurité laser. Les directives de sécurité laser appropriées doivent être suivies. Cette procédure facilite la modification des petites variables.

Nous avons testé la puissance laser et le type de particules, mais toute autre variable comme le type de lentille pourrait facilement être modifiée. Les chercheurs peuvent mettre en œuvre leur version de la technique à des fins académiques et éducatives. Il permet aux gens de faire rapidement des recherches significatives.