חישת Terahertz Microfluidic באמצעות חיישן מוליך גל מקביל צלחת

פרוטוקול זה משתמש במוליך גל לוח מקביל מחורץ כדי למדוד את מקדם השבירה של דגימה מיקרופלואידית בתדרי טרה-הרץ ראשית לתכנן ולייצר את מוביל הגל המחורץ כדי להציג תהודה בתחום הטרה-הרץ. לאחר מכן באמצעות מערכת ספקטרוסקופיה של תחום זמן טרה-הרץ, מדוד את תדר התהודה של מוליך הגל. לאחר מכן, מלא את מוליך הגל בנפח מדוד בקפידה של נוזל הדגימה.

השלב האחרון הוא למדוד את תדר התהודה של מוליך הגל המלא. בסופו של דבר, ניתן להשתמש בהבדל בין תדרי התהודה עבור מובילי הגל הריקים והמלאים כדי לקבוע את מקדם השבירה של הדגימה בטווח התדרים של טרה-הרץ. בדרך כלל, אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בגלל הדיוק הגבוה מאוד הנדרש כדי להשיג תוצאות חוזרות.

קים מגלגלת סטודנטית נוספת לתואר שני מהמעבדה של דניאל מידלמן ואני אדגים כעת את ההליך. תכנן מוליך גל צלחת מקביל עם חלל או חריץ משולב אחד או יותר. בסס את הגיאומטריה על פרמטרים המפורטים בכתב היד הנלווה והתייחס גם לפרסומים הקודמים שלנו.

אלו הם כמה עקרונות מנחים כלליים. התחל עם גודל צלחת רחב מספיק כדי שהוא יכול להיחשב אינסופי בהשוואה לקרן הקלט כדי לאפשר גישה נוחה לחריץ. הפוך את לוחית מוביל הגל התחתונה לרחבה משמעותית מהצלחת העליונה כך שהחריץ משתרע כמעט על כל רוחב הצלחת.

הפוך את אורך ההתפשטות כך שמוביל הגל בכללותו יהיה ארוך לפחות פי שלושה מהיקף החריץ והחורים בצלחת התחתונה מושחלים בעוד אלה שבחלק העליון לא. העיצוב של החריץ יהיה תלוי בתדר התהודה הרצוי, ברוחב הקו הרצוי ובמרווח הצלחת הנבחר בין היתר. חשוב לקחת בחשבון את המגבלות של טכניקות הייצור שלך עבור חריצים צרים מאוד או רדודים מאוד לשימוש כהפניה.

לייצר גם עיצוב זהה חסר חריץ. שמור על מרווח הלוחות באמצעות מרווחים דיאלקטריים כגון רסיסים ממיקרוסקופ מנופץ. מכונת שקופיות מייצרת את מוביל הגל.

חשוב לציין, אל תקהה את שולי הלוחות, במיוחד על פני הקלט. קצוות מעוגלים הם נוהג סטנדרטי בחנויות מכונות רבות מטעמי בטיחות, אך קצה מעוגל על פני הקלט יעוות את האות. התחל את ההרכבה במבנה עם שני משטחים שטוחים בניצב זה לזה.

הנח את הצלחת התחתונה על המשטח האופקי ולחץ עליה. שטוף על המשטח האנכי. הכנס את המרווחים הדיאלקטריים קרוב ככל האפשר לחורי הברגים.

שניים לכל בורג, אחד מכל צד. בדוק שהברגים אינם חוסמים את החריץ או נמשכים מעבר למשטח הקלט. בזהירות. הנח את הצלחת העליונה צמודה למשטח האנכי והחלק אותה כלפי מטה כדי לשבת על הצלחת התחתונה והמרווחים.

כעת מחזיקים את שתי הלוחות צמודים למשטח האנכי. הכנס את הברגים, הברג אותם בהדרגה בתבנית מתחלפת. בדוק את מוביל הגל הסופי לקבלת פנים קלט שטוחות לחלוטין ומרווח צלחת אחיד.

התחל בהגדרת המנגנון. אם עדיין לא קיים, הכנס ארבע עדשות לנתיב האלומה של רה הרץ בכיוון קונפוקלי. על מנת לספק מיקוד הדוק בנקודת האמצע של השביל, מקם צמצם של 12 מילימטרים בנקודת המוקד.

הצמצם צריך להיות גדול מספיק כדי לחסום את כל הקרינה מלהתפשט למעט דרך מוליך הגל. גודל הצמצם יקבע את גודל האלומה המתפשטת במוליך הגל. השתמש במחזיק מאובטח כדי להבטיח מיקום חוזר של מוליך הגל.

לאחר מכן, מקם את מוליך הגל מיד מאחורי הצמצם כאשר פני הקלט במגע עם הצמצם ועם ציר התפשטות מוליך הגל מיושר ככל האפשר עם הציר האופטי. היישור כאן הוא השתקפויות קריטיות וריאציות פיזור בניתוק, בתדרי תהודה, ובעיות אחרות עלולות להתעורר עקב יישור לא תקין של מוליך הגל. כעת, הנח את מחזיק המזרק כך שקצה המזרק מיושר עם החריץ.

לקבלת התוצאות הטובות ביותר, השתמש במזרק שונה לכל חומר כדי למנוע זיהום צולב. מלאו את המזרק בנוזל לבדיקה והסירו בועות. גם בין ריצות.

בצע הליך ניקוי הדורש תחילה פירוק של מוביל הגל. לאחר מכן שטפו היטב את שתי הצלחות בממס מתאים כדי להסיר שאריות מהניסוי. יבש עם אוויר דחוס, הרכיב מחדש את מוליך הגל כפי שהוצג קודם לכן.

התחל עם צורת גל ייחוס של מוליך הגל גרוד. צורת גל ייחוס נחוצה רק אחת לכמה שעות במהלך כל מפגש ניסוי, בהתאם ליציבות ארוכת הטווח של הזמן. אות ספקטרומטר תחום.

הסר את מוביל הגל הלא מקובץ. לאחר מכן, הנח את מוביל הגל המחורץ, הנקי, לתוך המכשיר. קח צורת גל עבור מוביל הגל המקובץ הריק.

תהליך ההסרה והפירוק יכול להוביל לשינויים קטנים מאוד בגיאומטריה של מוליך הגל. וריאציות אלו ישפיעו על תדר התהודה המוחלט של החריצים הריקים והמלאים, אך לא על השינוי הנצפה. לכן, כל מדידה מלאה דורשת התייחסות ריקה משלה.

כדי לחשב את המשמרת מבלי להזיז את מוליך הגל, הנח את המזרק המלא במקומו במחזיק. מלאו לאט את שמירת החריץ. שימו לב שהמילוי טוב ללא בועות או הצפה.

קחו צורת גל אחרת. אם למערכת יש יותר מחריץ אחד, המשך למלא חריצים ולקחת כרצונך. הסר את מוביל הגל ונקה אותו לפני איסוף מערך הנתונים הבא.

בדוגמה זו של מוליך גל מפוברק היטב, שימו לב שהחריץ אינו משתרע לכל אורכו או רוחבו של מוליך הגל. לאחר הרכבת הלוח המקביל, גיאומטריית מוליך הגל מתאימה למימוש חיישן מקדם שבירה עבור תדרי טרה-הרץ. נדרש נפח קטן של נוזל למדידת מקדם השבירה.

נתונים אלה מראים ספקטרום תדרים טיפוסי ומתקבלים מניתוח של טטרה דקאן. הספקטרום המתקבל ממוביל הגל המחורץ מוצג במדידות שחורות של מוביל הגל המחורץ ללא מילוי נוזלים מסומן בכחול, ומוביל הגל המחורץ עם דגימת טטרה דקאן הוא באדום. ספקטרום המשרעת עבור מדריכי הגל המחורצים הריקים והמלאים מרובע ומחולק בספקטרום ממוביל גל הייחוס כדי לקבל ספקטרום העברת כוח.

ההבדל בתדר בין תכונות התהודה של מובילי הגל הריק והמלא הוא היסט התהודה המתייחס למקדם השבירה. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לזכור להיות עקבי ככל האפשר ולהקפיד למזער זיהום צולב במוליך הגל. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להשיג מדידה של מקדם השבירה של דגימה מיקרופלואידית על ידי מדידת תדר התהודה של מוביל גל לוח מקביל מחורץ באמצעות ספקטרוסקופיה של תחום הזמן טרה-הרץ.