ספקטרומטר פיזור מהיר ברילואן מגורה מכ לניתוח גשמי

מטרת ניסוי זה היא לבנות ולהפעיל ספקטרומטר פיזור ברילואין מגורה בגל רציף כדי לרכוש ספקטרום ברילואין מגורה שידור של דגימות עכורות ולא עכורות עם רזולוציה ומהירות ספקטרו גבוהות. שיטה זו יכולה לקדם את השימוש בספקטרוסקופיה והדמיה של Brillouin לחקירת המכניקה של ביו-חומרים כגון תאים ורקמות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא יכולה לספק רכישה מהירה של ספקטרום Brillouin של חומר עכור ולא עכור.

כדי להתחיל בניסוי, ודא שרכיבי הספקטרומטר CW-SBS מותקנים היטב על לוח אופטי. בדוק שתוכנת רכישת הנתונים המותאמת אישית מקבלת נתונים ממונה תדרי המיקרוגל, הנעילה ampחיים יותר, בקרי הלייזר של המשאבה והבדיקה ומחולל הפונקציות. לאחר מכן מלאו במים מזוקקים תא דגימה העשוי משני החלקות כיסוי זכוכית בקוטר 25 מילימטר בעובי 0.17 מילימטר וסרט פוליטטרפלואורואתילן בעובי 500 מיקרומטר.

התקן מחזיק תא על שלב תרגום ממונע בעל שלושה צירים. אבטח את דגימת המים במחזיק החדר. תרגם את הדגימה לנקודת המיקוד המשותפת של עדשות המיקוד של הגשושית והמשאבה.

לאחר מכן כוונן את כפתור הזרם של המחודד ampבקר לייזר משאבת חיים יותר עד שהספק הלייזר של המשאבה יהיה מעל 250 מילי-וואט. הגדר את קבוע זמן מגבר הנעילה לשנייה אחת, את מסנן המעבר הנמוך ל-24 דציבלים לאוקטבה, ואת הרגישות ל-RMS מילי-וולט אחד. הגדר את שינוי הפאזה בין ייחוס המגבר לכניסות האות לאפס.

תוך כדי ניטור השתקפויות המשאבה התועה בערוץ הראשון, כוונן לאט את זרם הלייזר של המשאבה עד שההשתקפויות הנצפות יהיו מינימליות. לאחר מכן הגדר את אספקת החשמל של מכלול חימום תא אדי הרובידיום ל-17 וולט DC.לאחר שתא הרובידיום מתייצב ב-90 מעלות צלזיוס, הנח את מד הכוח לפני עדשת מיקוד לייזר הבדיקה. כוונן לאט את זרם הלייזר של הגשושית עד שההספק הנמדד הוא מעל 10 מילי-וואט.

לאחר מכן, הזז את מד הכוח מאחורי תא הרובידיום. כוונן את טמפרטורת הלייזר של הגשושית עד שההספק הנמדד יהיה מינימלי. לאחר מכן כוונן את זרם הלייזר של הגשושית עד שההספק הנמדד יתייצב מעל 10 מילי-וואט.

שנה את זרם הלייזר של הגשושית כדי להגדיר את ניתוק התדר בין המשאבה ללייזר הבדיקה לסביבות היסט Brillouin של הדגימה. הגדר את הנעילה ampרגישות המגבר ל-100 מיקרו-וולט RMS והגדר את הסטת הפאזה בחזרה לאפס. לאחר מכן סובב בזהירות את ברגי הגובה והסבסוב של התושבת הקינמטית של קרן המשאבה המתקפלת והעבר את עדשת מיקוד המשאבה לאורך הציר האופטי של המערכת כדי לייעל את יעילות המעבר של לייזרי המשאבה והבדיקה.

חסום את קרן הבדיקה ושים לב לרמות השתקפויות הלייזר של המשאבה התועה תוך ניטור ערוץ אחד של מגבר הנעילה. זה קריטי לדחות כראוי השתקפויות תועות של משאבה מהתא והדגימה. במידת הצורך, סגור מעט את הקשתית המונחת מול תא הרובידיום והגדל מעט את זווית הצלב בין המשאבה ללייזר הבדיקה כדי לשפר את רמות הדחייה.

בטל את חסימת קרן הבדיקה והמשך לכוונן את מראה הלייזר של המשאבה ועדשת המיקוד עד שאות הרווח המעורר של Brillouin יהיה מקסימום מעל שני מיקרו-וולט RMS והשתקפויות המשאבה התועות יהיו במינימום קבוע. לאחר אופטימיזציה של המערכת עבור הדגימה, צור עקומת כיול מעלילה של זרם אפנון נבדק לעומת ניתוק תדר משאבה-בדיקה. הגדר את קבוע זמן מגבר הנעילה לגדול או שווה ל-100 מיקרו-שניות.

הגדר את מחולל הפונקציות המחובר לכניסת אפנון הזרם של בקר הלייזר לערוץ אחד. בחר צורת גל משולשת, הגדר את המשרעת למתח שיא לשיא של 150 מילי-וולט, והגדר את התדר ל-50 הרץ. הגדר את קצב הדגימה של יחידת רכישת הנתונים לפחות או שווה ל-100,000 דגימות לשנייה לכל ערוץ.

באמצעות תוכנת רכישת הנתונים המותאמת אישית, רשום את אותות זרם אפנון הלייזר SBG ובדיקה למשך 10 אלפיות השנייה לפחות. ייבא את הנתונים שנרכשו לתוכנה חישובית. השתמש בעקומת הכיול כדי להמיר את ערכי זרם אפנון לייזר הבדיקה הנמדדים לערכי ניתוק תדר המשאבה-בדיקה.

הפחיתו את רצפת הרעש הממוצעת. שרטט את מדידות ה-SBG כנגד ערכי ניתוק תדר המשאבה-בדיקה כדי ליצור את ספקטרום ה-SBG. התאם את הספקטרום עם עקומת לורנציאן תוך שימוש במשרעת, מיקום התדר והרוחב המלא במחצית הנקודה הגבוהה ביותר של הספקטרום כערכים התחלתיים.

חשב את היסט Brillouin ואת רוחב הקו ממיקומי התדר של הרוחב המקסימלי והמלא בחצי המקסימום של התאמת לורנציאן בהתאמה. השתמש בערכים מספקטרום מותאם לורנציאן חוזר כדי ליצור היסטוגרמה מתאימה. ספקטרום SBG של דגימות פנטום של רקמת מים מזוקקים ואמולסיה ליפידים נוצרו בשיטה זו ברזולוציה מרחבית של כשמונה מיקרומטרים.

דגימות המים נרכשו תוך 10 שניות ו-10 אלפיות השנייה ודגימות השומנים נרכשו תוך 10 שניות ו-100 אלפיות השנייה. תזוזות הברילואין הממוצעות שנקבעו מהספקטרום הנרכש במהירות היו 5.08 ג'יגה-הרץ למים ו-5.11 ג'יגה-הרץ לפנטום הרקמה. ערכים אלה היו עקביים עם אלה שחושבו מהספקטרום שתועד במשך 10 שניות ועם ערכי הספרות.

200 מדידות עוקבות בוצעו על כל מדגם והוערכו סטיות התקן של ההתפלגות של משמרות ברילואין משוערות. סטיות התקן היו 8.5 מגה-הרץ ו-33 מגה-הרץ עבור דגימות המים והרקמות בהתאמה. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להרכיב ולהפעיל ספקטרומטר פיזור מגורה של Brillouin כדי למדוד במהירות ספקטרום מגורה של דגימות מים ורקמות במצב שידור.