חישת Terahertz Microfluidic באמצעות חיישן מוליך גל מקביל צלחת

Summary

ההליך ליישום חיישן שביר לתדרי terahertz מבוססים על גיאומטרית מוליך גל חורצת מקבילת צלחת מתואר כאן. השיטה מניבה מדידה של מקדם השבירה של נפח קטן של נוזל דרך ניטור של השינוי בתדר התהודה של מבנה מוליך הגל

Abstract

מקדם שבירה (RI) חישה הוא לא פולשנית עצמה וטכניקת תווית חינם חישה לזיהוי, האיתור והניטור של דגימות microfluidic עם מגוון רחב של עיצובי חיישן אפשריים כגון התאבכות ^ו1,2 תהודה. רוב היישומים הקיימים RI חישה להתמקד בחומרים ביולוגיים בתמיסות מימיות בתדרים גלויים וIR, כמו הכלאת DNA ורצף הגנום. בתדרי terahertz, יישומים כוללים בקרת איכות, ניטור של תהליכים תעשייתיים וחישה ויישומי זיהוי המעורבים חומרי nonpolar.

כמה עיצובים אפשריים לחיישנים שבירים במשטר terahertz קיימים, כולל גלבו פוטוניים גביש ^3, תהודה מפוצלת טבעת סימטרית ^4, ומבני פער להקה פוטוניים משולב גלבו מקביל צלחת ^5. רבים מעיצובים אלה מבוססים על תהודה אופטית כגון טבעותאו עששת. את תדר התהודה של מבנים אלו הם תלויים במקדם השבירה של החומר או סביב המהוד. על ידי מעקב אחר השינויים בתדר תהודת מקדם השבירה של דגימה ניתן למדוד במדויק וזה בתורו יכול לשמש לזיהוי חומר, לפקח על זיהום או דילול, וכו '

עיצוב החיישן אנו משתמשים כאן מבוססים על מוליך גל פשוט מקבילת צלחת ^6,7. חריץ מלבני מעובדים למעשים 1 פנים כחלל תהודה (תרשימי 1 ו 2). כאשר קרינת terahertz מצמידה למוליך הגל ומתפשט במצב הנמוך ביותר מסדר רוחבי החשמלי ₍₁ TE), התוצאה היא תכונת תהודה חזקה אחד עם תדר תהודה מתכונן שתלוי בגיאומטריה של חריץ ^6,8. גרוב זה יכול להיות מלא עם דגימות נוזליות microfluidic nonpolar הגורמים לשינוי בתדר התהודה נצפה שתלוי בכמות של liqUID בחריץ והאינדקס שלו השביר ^9.

הטכניקה שלנו יש יתרון על פני שיטות אחרות terahertz בפשטות שלו, הוא בייצור ויישום, שכן יכול להתבצע בהליך עם ציוד מעבדה סטנדרטי ללא צורך בחדר נקי או כל ייצור מיוחד או ניסיוני בטכניקות. כמו כן, ניתן להרחיב בקלות לפעולה רב על ידי שילוב של חריצים מרובים ^10. בוידאו זה יתאר הליך הניסוי המלא שלנו, מהעיצוב של החיישן לניתוח וקביעת מקדם שבירת מדגם הנתונים.

Protocol

1. עיצוב וייצור חיישן

1. עצב מוליך גל מקביל צלחת עם חללים משולבים אחד או יותר (או "חריצים"). ראה איורים 1 ו 2. גיאומטריה עשויה להיות מבוססת על שניתן בפרסומים הקודמים שלנו ^8,9 או תוכננה במיוחד ליישום מסוים. העקרונות המנחים הכלליים הבאים מוצעים:
   1. ריווח פלייט: בניסוי זה מרווח צלחת של 1 מ"מ משמש לצימוד יעיל למצב TE1 ללא צורך באופטיקה מיוחדת. זה גם מבטיח התקדמות במצב יחיד בתדירויות של עניין. בעת שימוש בspacings צלחת....

Discussion

יש לציין כי מקדם השבירה של הנוזל נבדק נקבע רק בתדר של תהודת החלל, לא על רוחב פס רחב. זו יש כמה יתרונות ברורים. ראשית, למרות שהמדידות שלנו עשו שימוש במקור terahertz פס רחב למטרות אפיון, אפשר גם לבנות מערכת חישה מקבילה עם מקור בתדר יחיד THz עם רק מידה מוגבלת של tunability תדירות, גישה שיכולה להיות הרבה פחות יקרה ו קומפקטי יותר. שנית, גישת החישה ניתן parallelized על ידי שילוב של חריצים מרובים למוליך גל אחד. ¹⁰ כל חריץ יהיה גיאומטריה קצת שונה, ולכן תדר שונה לחישה. באמצעות ד.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
שם המגיב	חברה	מספר קטלוגים	תגובות (אופציונלי)
10 מזרק μl	המילטון	80314	מזרק דיוק גבוה
אלקאנים נוזליים	אורגניקס acros		דוגמאות לכיול ובדיקה
			אין ציוד ספציפי נדרש. חומרי בדיקה מתאימות וממסים נותרים לשיקול דעתו של הנסיין. את מזרקי הדיוק גבוה המשמשים בהליך זה מפורט בטבלה שלהלן, אבל הנסיינית אולי תרצה להשתמש מזרקים של נפח או עיצוב שונה, כולל מזרקים דיגיטליים לדיוק משופר. את אלקאנים הבדיקה המשמשים בניסוי זה מוצג גם הם.