Name: אספקה אוטומטית של מטרות מיקרו-פבריקט לניסויים אינטנסיביים בהקרן לייזר (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 40 s
Description: למדו אספקה אוטומטית של מטרות מיקרו-פבריקט לניסויים בהקרנת לייזר אינטנסיבית. השיטה מאפשרת איסוף נתונים בקצב של 0.2 הרץ עם שינויי פרמטרים קטנים בין צילומים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למדע ישראל, להעניק מס' 1135/15 ולתכנית מנהיגות STEM צוקרמן, ישראל, אשר זוכה להכרה בהכרת תודה. כמו כן, אנו מכירים בתמיכת קרן פאזי, מענק #27707241 ומענק מס' 1025495. המחברים רוצים להכיר בחביבות במרכז האוניברסיטאי תל אביב לננו-מדע וננוטכנולוגיה

1. ייצור מטרה
הערה: איור 2 ואיור 3 ממחישים את תהליך הייצור של רדידות זהב עצמאיות.
<ol><li>צד אחורי<ol>
<li>השתמש וופל סיליקון בעובי 250 μm, 100 מ"מ, וופל סיליקון בלחץ גבוה במבנה גביש <100> , מצופה משני הצדדים עם ניטרוד סיליקון.</li>
		<li>לנקות את הוופל באמצעות אצטון ואחריו isopropanol ויבש עם חנקן.  לאחר מכן סובב שכבה של HMDS כדי ליצור שכבת דבק לאחר השלבים המתוארים בטבלה 1.</li>
		<li>ספין-מעיל הוופל עם שכבת פוטורסיסט AZ1518 בעקבות השלבים המתוארים בטבלה 2.</li>
		<li>אופים את הוופל ב-100 מעלות צלזיוס במשך דקה, ואז נותנים לו להתקרר.</li>
		<li>Photolithograph 1,000 μm x 1,000 μm ריבוע פתחים תחת ואקום, חשיפת הוופל 1 מחזור של 4 עד 7 שניות למנורת UV 400 ננומטר. הוופל נחשף לשפעת כוללת של 40 J/cm2. השתמש במפתח AZ726K כדי לחשוף את הסיליקון nitride, ואמבטיה של מים מיובשים כדי לעצור את התהליך.</li>
		<li>השתמש ב- Reactive Ion Etcher (RIE) כדי להסיר את הסיליקון nitride במיקום של הריבועים.</li>
		<li>השתמש באמבט N-מתיל-2-pyrrolidone (NMP) למשך 20 דקות כדי להסיר את ההתנגדות השירית והפוטו-ריסט, ויצר העתק של המסכה בשכבת הסיליקון ניצ'יד. שוטפים את הוופל מתחת למים מתוקים ומתייבשים בחנקן.</li>
		<li>להטביע את הוופל ב 30%, 90 ° C, תמיסת אשלגן הידרוקסיד כדי תחריט את הסיליקון דרך פתחים מרובעים. להטביע את הוופל במשך 40 דקות עבור כל 50 μm של סיליקון שצריך להיות חרוט. מכיוון שקצב ה-etch במטוס <100> גבוה בהרבה מאחרים, אשלגן הידרוקסיד מגיע לשכבת הסיליקון התחתונה דרך בתפזורת הסיליקון לפני שהוא תחריט עומק משמעותי במסכת הסיליקון ניצ'יד.</li>
	</ol>
</li>
	<li>צד קדמי<ol>
<li>עבור הצד הקדמי, חזור על שלבים 1.1.1-1.1.6 עם מסכה בצורת שלוש טבעות קונצנטריות.</li>
		<li>השתמש ב- RIE כדי להסיר את ניצת הסיליקון שבה ממוקמות הטבעות, ואחריו אמבט NMP להסרת שאריות התנגדות ופוטו-ריסט.</li>
		<li>לבסוף, כדי לחוסן את טבעות הסיליקון, להטביע את הוופל בחומצה חנקתית בתמיסה של 0.02 M כסף חנקתי ו 4 M מימן פלואוריד.</li>
		<li>בצד החריט של הוופל, השתמש במכונת תצהיר אדים פיזית (PVD)18 כדי לפלוט שכבה של כמה מאות ננומטר של זהב על גבי סרט דק ~ 10 ננומטר של טיטניום דביק, ניקל, או כרום. שכבת הזהב המבעבעת תהפוך למטרה העצמאית של הממברנה.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. יישור
הערה: איור 4 מציג את כיוונון ההקרן של היעד.
<ol><li>להביא יעד נבחר שרירותי הראשון לתצוגה תחת מיקרוסקופ הגדלה 100x.</li>
	<li>הצבע על חיישן טווח טריאנגולציה (לדוגמה, MTI/MicroTrak 3 LTS 120-20)19 אל הטבעת המחוספסת הקרובה ביותר למטרה, והקלט את קריאת העקירה שלו. הערה: מודל החיישן הנע המשמש אינו מיועד ליישומים בעלי ואקום גבוה. דגמים שונים, כמו MTI-2100 מאותו ספק, תואמים ליישומים בעלי סיכון נמוך.</li>
	<li>תוך השארת המיקרוסקופ במקומו, הזיזו את הוופל במרחק ידוע כדי לפנות את נתיב הקרן.</li>
	<li>באמצעות שתי מראות מתקפלות והמראה הפרבולית מחוץ לציר (OAP), ליישר את הקרן בהקפת כוח נמוך לתוך שדה התצוגה של המיקרוסקופ.</li>
	<li>התאם את שלוש המראות האלה כדי לתקן אסטיגמציה בקרן. התוצאה צריכה להיות מוקד כמעט מוגבל לפליטה.</li>
	<li>לחסום את קרן הלייזר ולהביא את המטרה בחזרה למוקד של המיקרוסקופ. אמת את מיקומו באמצעות המיקרוסקופ והקריאה של החיישן הנע.</li>
	<li>להעביר את המיקרוסקופ לעמדה שבה הוא יהיה בטוח מפני אור לייזר ופסולת.</li>
</ol>3. רצף ההקרן ומיקום יעד אוטומטי
<ol><li>הטמע משוב בלולאה סגורה בין מניפולטור ציר המוקד של היעד לבין קריאת חיישן העקירה באמצעות תוכנה. השתמש בערך המוקלט מפרוטוקול שלב 2.2 כפוע ההגדרה. רצף הבקרה הראשי של PID20, שהוכן באמצעות LabView, מוצג באות 5.</li>
	<li>לאחר שמיקום הלולאה הסגורה הגיע למרחק סובלנות רצוי מנקודת הציון, הקרן את המטרה עם פעימת לייזר אחת בהגברה גבוהה.</li>
	<li>תרגם את ה-IP באמצעות ההזנה המכנית למיקום חדש.</li>
	<li>חזור על רצף ההתרנות עם היעד הבא שהובא להתמקד על ידי התוכנה.</li>
</ol>

<ol><li>Snavely, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intense+High-Energy+Proton+Beams+from+Petawatt-Laser+Irradiation+of+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Intense High-Energy Proton Beams from Petawatt-Laser Irradiation of Solids.</a> Physical Review Letters. 85, 4945(2000).</li>
<li>Tosaki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+laser-driven+ion+energies+for+fusion+fast-ignition+research%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+of+Theoretical+and+Experimental+Physics%22%5BJournal%5D)">Evaluation of laser-driven ion energies for fusion fast-ignition research.</a> Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2017 (10), 103(2017).</li>
<li>Borghesi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+imaging%3A+a+diagnostic+for+inertial+confinement+fusion%2Ffast+ignitor+studies+Related+content+Inertial+confinement+fusion+and+fast+ignitor+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Plasma+Physics+and+Controlled+Fusion%22%5BJournal%5D)">Proton imaging: a diagnostic for inertial confinement fusion/fast ignitor studies Related content Inertial confinement fusion and fast ignitor studies.</a> Plasma Physics and Controlled Fusion. 43, 12(2001).</li>
<li>Malka, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Practicability+of+proton+therapy+using+compact+laser+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Practicability of proton therapy using compact laser systems.</a> Medical Physics. 31 (6), 1587-1592 (2004).</li>
<li>Roth, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-Driven+Neutron+Source+Based+on+the+Relativistic+Transparency+of+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Laser-Driven Neutron Source Based on the Relativistic Transparency of Solids.</a> Physical Review Letters. 110, 044802(2013).</li>
<li>Noaman-Ul-Haq, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+analysis+of+laser+driven+protons+using+a+high-repetition-rate+tape+drive+target+system%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Accelerators+and+Beams%22%5BJournal%5D)">Statistical analysis of laser driven protons using a high-repetition-rate tape drive target system.</a> Physical Review Accelerators and Beams. 20 (4), 41301(2017).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protons+and+electrons+generated+from+a+5-%CE%BCm+thick+copper+tape+target+irradiated+by+s-%2C+circularly-%2C+and+p-polarized+55-fs+laser+pulses%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Letters%2C+Section+A%3A+General%2C+Atomic+and+Solid+State+Physics%22%5BJournal%5D)">Protons and electrons generated from a 5-μm thick copper tape target irradiated by s-, circularly-, and p-polarized 55-fs laser pulses.</a> Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics. 369 (5-6), 483-487 (2007).</li>
<li>Shaw, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-peak-power+surface+high-harmonic+generation+at+extreme+ultra-violet+wavelengths+from+a+tape%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">High-peak-power surface high-harmonic generation at extreme ultra-violet wavelengths from a tape.</a> Journal of Applied Physics. 114 (4), 43106(2013).</li>
<li>Fill, E., Bayerl, J., Tommasini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+tape+target+for+use+with+repetitively+pulsed+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A novel tape target for use with repetitively pulsed lasers.</a> Review of Scientific Instruments. 73 (5), 2190-2192 (2002).</li>
<li>Morrison, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MeV+proton+acceleration+at+kHz+repetition+rate+from+ultra-intense+laser+liquid+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">MeV proton acceleration at kHz repetition rate from ultra-intense laser liquid interaction.</a> New Journal of Physics. 20 (2), 22001(2018).</li>
<li>Margarone, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+Acceleration+Driven+by+a+Nanosecond+Laser+from+a+Cryogenic+Thin+Solid-Hydrogen+Ribbon%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+X%22%5BJournal%5D)">Proton Acceleration Driven by a Nanosecond Laser from a Cryogenic Thin Solid-Hydrogen Ribbon.</a> Physical Review X. 6, 041030(2016).</li>
<li>Prencipe, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targets+for+high+repetition+rate+laser+facilities%3A+needs%2C+challenges+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22High+Power+Laser+Science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Targets for high repetition rate laser facilities: needs, challenges and perspectives.</a> High Power Laser Science and Engineering. 5, 17(2017).</li>
<li>Porat, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+direct-laser-production+of+relativistic+surface+harmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+Volume+11036%2C+Relativistic+Plasma+Waves+and+Particle+Beams+as+Coherent+and+Incoherent+Radiation+Sources+III%22%5BJournal%5D)">Towards direct-laser-production of relativistic surface harmonics.</a> Proceedings Volume 11036, Relativistic Plasma Waves and Particle Beams as Coherent and Incoherent Radiation Sources III. , 110360(2019).</li>
<li>Gershuni, Y., et al. A gatling-gun target delivery system for high-intensity laser irradiation experiments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGershuni%2C+Y+%22Nuclear+Instruments+and+Methods+in+Physics+Research%2C+Section+A%3A+Accelerators%2C+Spectrometers%2C+Detectors+and+Associated+Equipment%22">Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment</a>. 934, 58-62 (2019).</li>
<li>Jung, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+high+resolution+and+high+dispersion+Thomson+parabola%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Development of a high resolution and high dispersion Thomson parabola.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (1), 13306(2011).</li>
<li>Cobble, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+Thomson+parabola+for+ion+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">High-resolution Thomson parabola for ion analysis.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (11), 113504(2011).</li>
<li>Mančić, A., Fuchs, J., Antici, P., Gaillard, S. A., Audebert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+calibration+of+photostimulable+image+plate+detectors+used+as+high-energy+proton+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Absolute calibration of photostimulable image plate detectors used as high-energy proton detectors.</a> Review of Scientific Instruments. 79, 73301(2008).</li>
<li>Mattox, D. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMattox%2C+DM+%22Processing.+Handbook+of+Physical+Vapor+Deposition+%28PVD%29+Processing%22">Processing. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing</a>. , Elsevier Inc. (2007).</li>
<li>MTI Instruments. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.mtiinstruments.com/products/lasertriangulation.aspx">http://www.mtiinstruments.com/products/lasertriangulation.aspx</a> (2020).</li>
<li>Astrom, K. J., Murray, R. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAstrom%2C+KJ+%22Feedback+Systems%3A+An+Introduction+for+Scientists+and+Engineers%22">Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers</a>. , Princeton University Press. Ch. 10 (2006).</li>
<li>Passoni, M., Bertagna, L., Zani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Target+normal+sheath+acceleration%3A+Theory%2C+comparison+with+experiments+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Target normal sheath acceleration: Theory, comparison with experiments and future perspectives.</a> New Journal of Physics. 12, 045012(2010).</li>
<li>Roth, M., Schollmeier, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+Acceleration%3A+TNSA%5BTitle%5D)+AND+%22Laser-Plasma+Interactions+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Ion Acceleration: TNSA.</a> Laser-Plasma Interactions and Applications. , 303-350 (2013).</li>
<li>Zaffino, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+proton+acceleration+from+a+3+TW+table-top+laser+interacting+with+submicrometric+mass-produced+solid+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+Communications%22%5BJournal%5D)">Efficient proton acceleration from a 3 TW table-top laser interacting with submicrometric mass-produced solid targets.</a> Journal of Physics Communications. 2 (4), 41001(2018).</li>
<li>Harres, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+calibration+of+a+Thomson+parabola+with+microchannel+plate+for+the+detection+of+laser-accelerated+MeV+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Development and calibration of a Thomson parabola with microchannel plate for the detection of laser-accelerated MeV ions.</a> Review of Scientific Instruments. 79 (9), 93306(2008).</li>
<li>Robinson, A. P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+modification+of+laser-accelerated+proton+beams+by+self-generated+magnetic+fields+Related+content+New+Journal+of+Physics+Spectral+modification+of+laser-accelerated+proton+beams+by+self-generated+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Spectral modification of laser-accelerated proton beams by self-generated magnetic fields Related content New Journal of Physics Spectral modification of laser-accelerated proton beams by self-generated magnetic fields.</a> New Journal of Physics. 11 (15), 83018(2009).</li>
<li>Treffert, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+implementation+of+a+Thomson+parabola+for+fluence+dependent+energy-loss+measurements+at+the+Neutralized+Drift+Compression+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Design and implementation of a Thomson parabola for fluence dependent energy-loss measurements at the Neutralized Drift Compression experiment.</a> Review of Scientific Instruments. 89 (10), 103302(2018).</li>
<li>Pappalardo, A., Cosentino, L., Finocchiaro, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+imaging+technique+for+detection+and+absolute+calibration+of+scintillation+light%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">An imaging technique for detection and absolute calibration of scintillation light.</a> Review of Scientific Instruments. 81 (3), 33308(2010).</li>
</ol>

לסופרים אין אינטרסים כלכליים מתחרים.

עם כמה וריאציות, תהליך ייצור היעד המתואר בפרוטוקול זה הוא נפוץ (למשל, Zaffino ואח'23). כאן, צעד ייחודי אחד כי הוא קריטי לפעולה של מיקום אוטומטי הוא תוספת של הקשה בקנה מידה ננומטר באזורים בצורת טבעת בחלק האחורי של הוופל (שלב 1.2.3). מטרת צעד זה היא להגביר את הפיזור המפוזר של אירוע קל על הוופל באזורים אלה. החיישן הנוהר מאיר קרן לייזר בהנעה נמוכה על הוופל, אוסף את האור המפוזר וקובע את עקירתו על ידי טריאנגולציה.
הנתונים המוצגים לעיל נלקחו בקצב של ירייה אחת לכל 5 שניות, כאשר...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61056">Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments</a>. The author list was updated.
The author list was updated from:
Yonatan Gershuni1,2, Michal Elkind1,2, Itamar Cohen1,2, Aviad Tsabary1,2, Deep Sarkar1,2, Ishay Pomerantz1,2 
1The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, 
2Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction
to:
Yonatan Gershuni1,2, Michal Elkind1,2, Dolev Roitman1,2, Itamar Cohen1,2, Aviad Tsabary1,2, Deep Sarkar1,2, Ishay Pomerantz1,2 
1The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, 
2Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61056">Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments</a>. The author list was updated.

Erratum: Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

הקרנות לייזר בעוצמה גבוהה של מטרות מוצקות יוצרות צורות מרובות של קרינה. אחד מהם הוא פליטת יונים אנרגטיים עם אנרגיות במגה אלקטרון וולט (MeV) רמה1. מקור קומפקטי של יונים MeV יש פוטנציאל עבור יישומים רבים, כגון פרוטון מהירהצתה 2, רדיוגרפיהפרוטון 3, הקרנותיון 4, ו ניוטרוניםדור 5.
אתגר מרכזי בביצוע האצת לייזר-יון מעשית היא היכולת למקם מטרות בקנה מידה מיקרומטר במדויק בתוך המוקד של הלייזר בקצב גבוה. מעט טכנולוגיות לאספקת יעד פותחו כדי לענות על האתגר הזה. הנפוצות ביותר הן מערכות יעד המבוססות על קלטות עבות בקנה מידה מיקרומטר. מטרות אלה הן פשוט לחדש, ניתן למקם בקלות בתוך המוקד של הלייזר. יעד קלטת נעשה באמצעות VHS6,נחושת 7,מיילר, ו Kapton8 קלטות. מערכת כונן הקלטת מורכבת בדרך כלל משני סלילים ממונעים עבור מתפתל ושחרר ושני סיכות אנכיות להציב ביניהם כדי לשמור על הקלטתבעמדה 9. הדיוק במיקום משטח הקלטת הוא בדרך כלל קטן מטווח ריילי של הקרן המיקודה. סוג אחר של יעד לייזר מתחדש הוא גיליונות נוזליים10. מטרות אלה מועברות במהירות לאזור האינטראקציה ומציגות כמות נמוכה מאוד של פסולת. מערכת זו כוללת משאבת מזרק בלחץ גבוה המסופקת ללא הרף עם נוזל ממאגר מים. לאחרונה, מטוסי מימן קריוגניםחדשניים 11 הוקמו כאמצעי לספק מטרות אולטרה-דקות, דלות פסולת, הניתנות לתוססות.
החסרונות העיקריים של כל מערכות היעד המתחדשות הללו היא הבחירה המוגבלת של חומרי מטרה וגיאומטריות, המוכתבים על ידי דרישות מכניות כגון כוח, צמיגות וטמפרטורת התכה.
כאן, מערכת מסוגלת להביא מטרות מיקרו-מכונות למוקד של לייזר בעוצמה גבוהה בקצב של 0.2 הרץ מתואר. מיקרו-תחוחזר מציעה מבחר רחב של חומרי יעד בגיאומטריות רב-תכליתיות12. מיקום היעד מתבצע על ידי משוב בלולאה סגורה בין חיישן עקירה מסחרי ומניפולטור ממונע.
מערכת אספקת היעד נבדקה באמצעות מערכת לייזר בעלת ניגודיות גבוהה, 20 TW המספקת פולסים בלייזר באורך 25 fs עם 500 mJ על היעד. סקירה של הארכיטקטורה של מערכת הלייזר ניתנת ב-Porat ואח'13, ותיאורטכני של מערכת היעד ניתן בגרשוני ואח'14. נייר זה מציג שיטה מפורטת עבור ביצוע ושימוש בסוג זה של מערכת ומראה תוצאות מייצגות של האצת לייזר-יון מייעדי רדיד זהב אולטרה דק.
ספקטרומטר היונים תומסון Parabola (TPIS)15,16 המוצג באיור 1 שימש כדי להקליט את ספקטרת האנרגיה של היונים הנפלטים. ב-TPIS, יונים מואצים עוברים דרך שדות חשמליים ומגנטיים מקבילים, מה שממקם אותם על מסלולים פרבוליים במטוס המוקד. העקמומיות הפרבולית תלויה ביחס הגובה-מסה של היון, והמיקום לאורך המסלול נקבע על ידי אנרגיית היונים.
לוח הדמיה BAS-TR (IP)17 הממוקם על המוקד של TPIS מתעד את היונים המנוגדות. ה-IP מחובר להזנה מכנית כדי לאפשר תרגום לאזור חדש לפני כל צילום.

<table><tbody><tr><td>76.2 x 127 מ"מ EFL 90&deg; זהב מוגן 100&Aring; מראה פרבולית מחוץ לציר</td><td>אופטיקה אדמונד</td><td>35-535</td><td></td></tr><tr><td>MicroTrak 3 LTS 120-20</td><td>MTI מכשירים</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מראות דיאלקטריות מהירות במיוחד בעוצמה גבוהה עבור 800 ננומטר</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

אספקה אוטומטית של מטרות מיקרו-פבריקט לניסויים אינטנסיביים בהקרן לייזר

Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

מתואר הוא הליך ניסיוני המאפשר הקרן לייזר בהקבר של מטרות microfabricated. המטרות מובאות למוקד הלייזר על ידי לולאת משוב סגורה הפועלת בין מניפולטור היעד לבין חיישן טווח. תהליך ייצור היעד מוסבר בפירוט. תוצאות מייצגות של קורות פרוטון ברמת MeV שנוצרו על ידי הקרן של רדידות זהב בעובי 600 נה"מ בקצב של 0.2 הרץ ניתנות. השיטה מושווה עם מערכות יעד אחרות מתחדשות ואת הסיכויים להגדיל את שיעורי הזריקה מעל 10 הרץ נדונים.

מערכת אספקת יעד זו הועסקה כדי להאיץ יונים מהצד האחורי של רדידות זהב עבות 600 נה"מ. כאשר מוקרן עם עוצמת לייזר מנורמל של0 = 5.6, יונים אלה היו מואצים על ידי מנגנון האצת נדן נורמלי היעד (TNSA)21. ב-TNSA, האור בעוצמה נמוכה יותר שקדם לפעימת הלייזר הראשית מיינו את פני השטח הקדמיים של רדיד המטרה. כוח הרבר-לחץ שהופעל על ידי פעימה הלייזר העיקרית דחף אלקטרונים חמים דרך החומר בתפזורת. הפרדת הסתערות על המשטח האחורי,המושרה על ידי אלקטרונים אלה 22, יצרה הדרגתיות אלקטרוסטטית קי...

פרוטוקול מוצג עבור הקרן אוטומטית של רדידות זהב דקות עם פולסים לייזר בעוצמה גבוהה. הפרוטוקול כולל תיאור שלב אחר שלב של תהליך ייצור היעד micromachining ומדריך מפורט לאופן שבו מטרות מובאות למוקד הלייזר בקצב של 0.2 הרץ.

Described is an experimental procedure that enables high-power laser irradiation of microfabricated targets. Targets are brought to the laser focus by a ...

ניסויי קרינת לייזר אינטנסיביים של מטרות בקנה מידה של תת-מיקרומטר מבוצעים כיום בקצבי ירי איטיים. הפרוטוקול שלנו פתר אתגר זה על ידי הצבת מטרות אלה במהירות במוקד הלייזר באופן אוטומטי. מערכת היעד שלנו מאפשרת איסוף נתונים המשלבים מספר רב של צילומי לייזר עם פרמטרי מטרה שהשתנו במרווחים קטנים, כמו גם יישומים שנהנים ממינון קרינה כולל גבוה.הדגמה חזותית של פרוטוקול זה תראה את הדקויות של תהליך ייצור הוופל ויישור היעד. הפגנת תהליך ייצור היעד הם מהנדסת התהליך נירית פורקי שמאי ונופר לבני. כדי להמציא את הישבן, השתמש 250 מיקרומטר עבה 100 מילימטר קוטר סיליקון לחץ גבוה רקיק במבנה גביש אפס אפס מצופה משני הצדדים עם סיליקון ניטרייד.נקה את הוופל עם אצטון ועם isopropanol. ואז לסובב את הוופל עם HMDS מתנגד ליצור שכבת דבק. ספין מעיל הוופל עם AZ 1518 פוטורסיסט חיובי.אופים את הוופל ב-100 מעלות למשך דקה. Photolithograph 1, 000 על ידי 1, 000 פתחים מרובעים מיקרומטר תחת ואקום, חושף את הוופל במחזור אחד ארבע עד שבע שניות למנורת UV 400 ננומטר כך הוופל חשוף שטף כולל של 40 joules לסנטימטר בריבוע. לאחר מכן השתמש במפתח AZ 726 כדי לחשוף את ניטרד הסיליקון ואמבטיה של מים מיובשים כדי לעצור את התהליך.השתמש יון תגובתי תחריט כדי להסיר את ניטרד סיליקון במיקום של הריבועים. מניחים את הוופל באמבטיה NMP במשך 20 דקות כדי להסיר את ההתנגדות שיורית פוטורסיסט, לייצר העתק של המסכה על שכבת ניטרד סיליקון. ואז לשטוף אותו תחת מים מתוקים ולתת לו להתייבש.לשקוע את הוופל בתסריט 30%90 מעלות צלזיוס אשלגן הידרוקסיד כדי תחריט את הסיליקון דרך הפתחים המרובעים. כדי להמציא את הצד הקדמי, חזור על ההליך שתואר קודם לכן עם מסכה בצורת שלוש טבעות קונצנטריות. השתמש יון תגובתי תחריט כדי להסיר את ניטרד סיליקון שבו הטבעות ממוקמות, ואחריו אמבטיה NMP כדי להסיר להתנגד שאריות פוטוריסטי.מחוספס טבעות סיליקון על ידי טביעת רקיק בחומצה חנקתית בתמצית של 0.02 חנקת כסף טוחנת וארבעה פלואוריד מימן טוחן. בצד החרוט של הוופל, השתמש במכונת תצהיר אדים פיזית כדי ללטף שכבה של כמה מאות ננומטר זהב על גבי סרט של 10 ננומטר של טיטניום דבק, ניקל או כרום. לחסום את הקרן ולהביא את היעד הראשון לתצוגה תחת מיקרוסקופ הגדלה גבוהה.כוון חיישן טריאנגולציה לטבעת המחוספסת הקרובה ביותר למטרה ותקליט את קריאת התזוזה שלו. השארת המיקרוסקופ במקום, להזיז את הוופל משם כדי לנקות את נתיב הקרן. השתמש בשתי המראות המתקפלות והמראה הפרבולית מחוץ לציר כדי ליישר את הקרן בה הספק נמוך לשדה התצוגה של המיקרוסקופ.התאם את שלוש המראות הללו כדי לתקן אסטיגמציה בקרן. התוצאה צריכה להיות נקודת מוקד מוגבלת כמעט. חסום את קרן הלייזר והחזר את המטרה למוקד המיקרוסקופ.לאחר מכן אמת את מיקומו באמצעות המיקרוסקופ וקריאת החיישנים הנעים. השתמש בתוכנה כדי ליישם משוב לולאה סגורה בין מניפולטור ציר המוקד של היעד לבין קריאת חיישן התזוזה באמצעות ערך התזוזה שתועד בעבר כנקודת הסט. לאחר מיקום הלולאה הסגורה הגיע למרחק סובלנות רצוי מנקודת הסט, הקרין את המטרה עם פעימת לייזר אחת בה הספק גבוה.רשום נתונים מאבחון חלקיקים וחזור על התהליך עם היעד הבא שהובא לפוקוס על-ידי התוכנה. מערכת מסירת יעד זו הועסקה כדי להאיץ את היונים מהישבן של רדיד זהב בעובי 600 ננומטר. סדרת זמן של תזוזת היעד לאורך ציר המוקד מוצגת כאן.הערכים יחסיים לנקודת המיקום המוקדית. הנקודות הירוקות מציינות מתי התזוזה של המטרה הייתה בתוך ערך סובלנות של מיקרומטר אחד מנקודת הסט, כאשר נורתה יריית לייזר. עקבות ספקטרומטר יון של תומסון פרבולה הושגו מ-14 הקרנות רצופות של מטרות רדיד זהב בעובי 600 ננומטר.ספקטרום האנרגיה נגזר מהעקבות האלה. היציבות לשיא של אנרגיית הפרוטון המרבית הייתה בטווח של 10% בעקבות הליך זה, חקירות של האצת יון ואלקטרון מידור נוירונים רדידים מוצקים יכולות להתבצע באופן שיטתי.

automated-delivery-microfabricated-targets-for-intense-laser

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

אנו מתארים את השיטה הניסיונית להפקיד סרטים דקים תחמוצת nanostructured ידי תצהיר ליזר פעם שבריר שני (PLD) בנוכחות גז רקע. באמצעות שיטה זו אל מסומם ZnO סרטים (אזו), מקומפקטית לצורה היררכית כמו יערות ננו עץ, יכול להיות מופקד.

ייצור של ננו מהונדס תחמוצות שקופות לנהל בתצהיר ליזר פעם

אנו מדגימים את השימוש בטכניקת ההעברה מושרה לייזר קדימה (LIFT) להרכבה להעיף שבב של רכיבי אופטו. גישה זו מספקת,, בטמפרטורה נמוכה חסכונית פשוטה, פתרון מהיר וגמיש לעדין המגרש מתנגש ומליטים על שבב בקנה מידה להשגת מעגלים בצפיפות גבוהה עבור יישומי אופטו.

העברה קדימה מושרה לייזר לאריזת Flip-שבב של מבלטים יחיד

אנו מדגימים את השימוש בטכניקת העברה קדימה המושרה בלייזר (LIFT) להדפסת משחת Ag בעלת צמיגות גבוהה. טכניקה זו מציעה תהליך פשוט, בטמפרטורה נמוכה וחזק להדפסה לא ליטוגרפית של מבנים דו-ממדיים ותלת-ממדיים בקנה מידה מיקרו.

העברה קדימה-induced לייזר של Ag Nanopaste

פרוטוקול זה מתאר מתודולוגיית הדפסה ביולוגית באמצעות מערכת הפקדה רובוטית אוטומטית המשלבת רמזי הנחיה טופוגרפיים חרוטים עם תצהיר מדויק של תא הנושא דיו הידרוג'ל. התאים המודפסים מועברים ישירות לתכונות החרוטות ומסוגלים לחוש ולהתמצא איתם.

טכניקת Dispensing רובוטיות אוטומטית להכוון משטחים Bioprinting של תאים

אנו מציגים פרוטוקול עבור בודה חללים גבישים פוטוניים 1-D על סיבי סיליקה בקוטר subwavelength (nanofibers אופטי) באמצעות אבלציה לייזר המושרה femtosecond.

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

אנחנו לפברק מתכת/LaAlO3-/SrTiO-3 -heterostructures באמצעות שילוב של לייזר פעמו התצהיר בחיי עיר מגנטרון התזה. דרך magnetotransport, בחיי עיר רנטגן photoelectron ספקטרוסקופיה ניסויים, נחקור פעולת הגומלין בין תופעות אלקטרוסטטית וכימי של הגז אלקטרון מימדי בדאנטה נוצר במערכת זו.

צמיחה ו Electrostatic/כימי מאפיינים של מתכת/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

הסינתזה של איכות גבוהות בתפזורת, סרט דק (מ"ג0.25(1-x)Coxני0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O ו (מ"ג0.25(1-x)Co0.25(1-x)ני0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O מיוצב אנטרופיה תחמוצות מוצג.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

בפמטושניות בעוצמה גבוהה פולסים של אור לייזר יכול לעבור מחזורי קר עצמית התמקדות ו פלזמה defocusing, הפצת של קרן משנה-millimeter-קוטר אינטנסיבי על פני מרחקים ארוכים. אנו מתארים שיטה להפקת ולשימוש חוטים אלה כדי לבצע הדמיה וחישה מרחוק מעבר לגבולות עקיפה הקלאסית של אופטיקה לינארית.

חוטים לייזר הפמטו-שנייה לשימוש משנה-Diffraction-מוגבלת וחישה מרחוק

אנו מציגים מדריך מקיף להכנת מדגם יעד קבוע, איסוף נתונים ועיבוד נתונים עבור קריסטלוגרפיה סינכרוטרון סדרתית בקו קרן יהלום I24.

איסוף נתונים טוריים של יעד קבוע במקור אור יהלום

הפרוטוקול המוצג כאן מאפשר ייצור אוטומטי של מיקרופטרנים המתקננים את צורת התא כדי לחקור מבנים ציטוסקלטליים בתוך תאי יונקים. טכניקה ידידותית למשתמש זו ניתנת להגדרה עם מערכות הדמיה זמינות מסחרית ואינה דורשת ציוד מיוחד שאינו נגיש למעבדות סטנדרטיות לביולוגיה של התא.

שליטה בגיאומטריית התא באמצעות מיקרופטרנינג בסיוע לייזר אינפרא אדום

פרוטוקול זה מתאר ייצור של חלון הדמיה משולב מושתל באמצעות הדפסת לייזר תלת מימדית. החלון מורכב ממערכת של מיקרו-עדשות יחד עם מיקרו-פיגומים. השיטה כוללת פילמור דו-פוטוני (2PP) של הפוטו-רזיסט SZ2080 התואם ביולוגית ברצף רציף, תוך אופטימיזציה של יעילות הייצור והיישור בין הרכיבים השונים.

מיקרו-ייצור של אופטיקה מושתלת משולבת בחלון הדמיה מיקרו-מובנה להדמיה מתקדמת in vivo

למדו אספקה אוטומטית של מטרות מיקרו-פבריקט לניסויים בהקרנת לייזר אינטנסיבית. השיטה מאפשרת איסוף נתונים בקצב של 0.2 הרץ עם שינויי פרמטרים קטנים בין צילומים.

אספקה אוטומטית של מטרות מיקרו-פבריקט לניסויים אינטנסיביים בהקרן לייזר

גלה סרטונים נוספים