Name: ייצור ובדיקה של אסדות השמנה פוטופורטיות אוטומטיות זעירות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-11-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 57 s
Description: למד לבנות אסדות לכידה פוטופורטיות זעירות וזולות לחקר ביופיזיקה ואופטיקה. השיטה מאפשרת מחקר מהיר בתחום הנוירומדעים עם בדיקת יעילות הלכידה בננו-חלקיקי יהלום וטונר מדפסת.

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

המחברים מודים בהכרת תודה על תמיכה כספית מהקרן הלאומית למדע. NSF פרס ID-1846477.

1.3D הדפסה וחיתוך בלייזר של החומרים הנדרשים
<ol><li>הדפס בתלת-ממד את החומרים המפורטים להלן<ol>
<li>הדפס את מחזיק העדשה באמצעות מדפסת תלת-ממד FDM (מידול התצהיר המותך) (ראה טבלת חומרים) בהתאם למידע המופיע בקובץ משלים 1. מחזיק עדשה זה מיועד לעדשת 30 מ"מ (קוטר) (איור 2). הערה: ניתן להתאים אישית את הקובץ בקלות כך שיתאים לעדשות אחרות.</li>
		<li>לאחר מכן, הדפס את פלטפורמת cantilever ואת המחזיק (איור 2) (קובץ משלים 2 וקובץ משלים 3). הערה: פעולה זו עשויה להימשך כ- 2-14 שעות, בהתאם לפרטי ההדפסים. הפירוט של ההדפסים לא אמור להשפיע על קצב ההשמנה אם הוצב מספיק חומר ההשמנה (שלב 5.3.4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>בעזרת חותך לייזר תלת-ממדי (ראו טבלת חומרים), גזור את חלקי האסדה (איור 3) (קובץ משלים 4.5). הערה: חתך זה יכול להיעשות על כל חומר בעובי של רבע אינץ ', אבל עץ הוא החומר המומלץ. קובץ משלים 4 מכיל את חתיכות האסדה הנדרשות שמתאימות על 12 x 12 בחתיכת עץ. קובץ משלים 5 כולל מגן/חוסם אור אופציונלי.</li>
	<li>באמצעות חותך זכוכית (ראה טבלת חומרים), לחתוך מבחנה סטנדרטית (~ 2.5 ס"מ קוטר) בערך לשניים, כך החצי עם שני קצוות פתוחים הוא ~ 6.5 ס"מ ארוך.</li>
</ol>2. הרכבת אסדות העץ
הערה: בעת הרכבת אסדת העץ, הוראות בשלבים 2.1 -2.5 עשויות לומר "שקופית", אך חלקים עשויים לדרוש כוח רב יותר כדי להיות ממוקמים ונבנים כראוי.
<ol><li>הניחו את חתיכת הבסיס כלפי מטה כשסמל ה-Y פונה כלפי מעלה (איור 1A).</li>
	<li>החזק/י את שני החלקים הצדדיים הארוכים משני צדי הבסיס בזמן שמחזיק הלייזר הראשון מחליק פנימה כדי למקם אותו בקצה אחד ואת מחזיק המבחנה הראשון בצד השני (איור 1B,C).</li>
	<li>בצד, החלק את שני מחזיקי האלקטרומגנט למחזיק המצלמה. ודאו שמחזיקי המגנט מופרדים בכ-1 ס"מ מכל צד (איור 1D).<ol>
<li>החלק את מחזיקי המגנט ואת מחזיק המצלמה כיחידה ליד מחזיק המבחנה הראשון, במרווחים. לפיכך, 1 ס"מ בין מחזיק המבחנה למחזיק האלקטרומגנט הראשון (קצה מחזיק המצלמה מעבר למחזיק האלקטרומגנט יכול לשמש כהפניה ל-1 ס"מ) (איור 1E). הערה: הן מחזיק המצלמה והן מגן האור אינם נדרשים לשימוש העיקרי במערכת ההשמנה הזעירה, אך שניהם מומלצים לאחידות של הגדרת האסדה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לאחר מכן, מקם את מחזיק המבחנה השני לאחר שני מחזיקי האלקטרומגנט כך שיש רווח של ~ 1 ס"מ בין מחזיק המבחנה השני לבין מחזיק האלקטרומגנט השני. הערה: בסך הכל, בין שני מחזיקי המבחנות, יש כ-4 ס"מ של שטח (להרכבה במצלמה רוחב של 4 ס"מ, לעיון מיקום) (איור 1F).<ol>
<li>אם אתה משתמש במגן/חוסם האור האופציונלי (קובץ משלים 5), החלק את מגן האור לקצה הנגדי של מחזיקי המבחנה ומחזיקי האלקטרומגנט מבעל המצלמה; זה יעזור למרכז וליישר את המבחנה ואת מחזיקי אלקטרומגנט.</li>
	</ol>
</li>
	<li>החלק את מחזיק הלייזר השני למקומו; אין צורך במרחק מדויק. המרחק המומלץ הוא 3-4 ס"מ, אך ייתכן שיהיה צורך לשנות זאת בהתאם לאורך הלייזר.</li>
	<li>אם תרצה, ניתן להחליק מסילה אופטית (ראה טבלת חומרים) מתחת לכל המחזיקים כדי ליישר רכיבים אחרים של מערכת ההשמנה. זה יהיה שימושי במיוחד ליישור העדשה עם הלייזר והמבחנה (איור 1G).</li>
	<li>מקם את האלקטרומגנט (ראו טבלת חומרים) במחזיקי האלקטרומגנט (איור 1H).</li>
</ol>3. חיבור המעגל עם לוח המיקרו-בקרים שצוין
<ol><li>חבר צג מחשב, לוח מקשים ועכבר ללוח המיקרו-בקר (ראה טבלת חומרים). הפעל את לוח המיקרו-בקרים וודא שמערכת ההפעלה מתפקדת. אין צורך בשינויים בתצורות המיקרו-בקר המקוריות, אם כי ניתן לבחור הן ב- VNC (חיבור רשת וירטואלית) והן ב- SSH (מעטפת מאובטחת) במידת הצורך. זה יאפשר גישה מרחוק למיקרו-בקר.</li>
	<li>בנו את מעגל השליטה באלקטרומגנט באמצעות וסת מתח (ראו טבלת חומרים), לוח לחם וכמה חוטים (איור 4A). הערה: כל מספרי הפינים עבור לוח המיקרו-בקרים הם סיכות ה- GPIO (קלט ופלט לשימוש כללי).<ol>
<li>הנח את וסת המתח בלוח הלחם כך שכל סיכה תהיה בשורה אחרת כדי לאפשר שימוש נכון.</li>
		<li>תקשר את סיכת הכניסה של וסת המתח לאחד מפיני הכוח של 5V בלוח המיקרו-בקר.</li>
		<li>חוט את פין הכוונון של וסת המתח ל- GPIO 23 בלוח המיקרו-בקר.</li>
		<li>חבר את חוט הכניסה של האלקטרומגנט לפין היציאה של וסת המתח. לאחר מכן חבר את חוט היציאה של האלקטרומגנט לפין אדמה במיקרו-בקר; זה מושג בצורה הטובה ביותר בעת שימוש בשורה אחרת בלוח הלחם כדי לחבר את השניים באמצעות חוט נוסף.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. העלאת הקוד להפעלת המערכת
הערה: כדי להעלות את הקוד, יש לבצע את שלב 4.1 או שלב 4.2. שלב 4.1 מספק הוראות עבור הגירסה הפשוטה של הקוד שאינה משתמשת במצלמה. שלב 4.2 מספק הוראות עבור הגירסה המשתמשת במצלמה.
<ol><li>בצע את השלבים בהתאם להוראות המופיעות בקובץ משלים 6.<ol>
<li>פתח את המסוף ונווט למיקום כדי לאחסן את הקבצים הדרושים. צור ספריה חדשה בלוח המיקרו-בקרים על-ידי הקלדת פקודת המסוף 'mkdir' ואחריה שם הספריה הרצוי. ספריה זו תשמש לאחסון הקבצים להפעלת אסדת המלכודת.</li>
		<li>הוסף קובץ משלים 6 לספריה החדשה. עיין בסעיף readme בחלק הראשון של הקובץ לקבלת פרטים. לאחר שינוי מספר הבדיקה לסכום הרצוי, התוכנית מוכנה לפעולה. הערה: קובץ זה מכיל משתנה נחוץ אחד הנקרא num_tries הקובע כמה בדיקות לבצע בהפעלה אחת. קובץ זה כולל תמיד כמה הפסקות, אשר ניתן לקצר לבדיקות מהירות יותר.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הפעל והצג את SQLite בלוח המיקרו-בקרים לאחר השלבים הבאים. זה דורש קובץ משלים 7-11 ומצלמה ואת המומחיות הרלוונטית.<ol>
<li>התקן את ספריות מסדי הנתונים הדרושות על לוח המיקרו-בקרים על-ידי הקלדת הטרמינל 'Sudo apt-get install דפדפן SQLite' ו'סודו apt-get install sqlite3'. זה יאפשר ללוח המיקרו-בקרים לאחסן באופן אוטומטי את כל הנתונים מהבדיקות באמצעות קובץ משלים 9.</li>
		<li>שמור קובץ משלים 11, סקריפט המצלמה כפי main.py במצלמה. ניתן לעשות זאת באמצעות סייר קבצים או סביבת הפיתוח המשולבת (IDE) שפותחה עבור המצלמה (ראה טבלת חומרים). הערה: IDE מומלץ מכיוון שהוא מאפשר למשתמשים לראות את פלט המצלמה, דבר המסייע בעת הקפדה על כך שהמצלמה מתמקדת כראוי.</li>
		<li>חבר את המצלמה ללוח המיקרו-בקרים. השתמש 4 פינים, כולל סיכת הקרקע מהמצלמה. חבר את סיכת הקרקע חייב לקרקע של לוח המיקרו-בקר. הפינים הבאים צריכים להתאים כאמור להלן:<ol>
<li>חבר פין מצלמה 8 ל- GPIO 19: סיכה זו שולחת את התוצאות של כל השמנה בחזרה אל pi.</li>
			<li>חבר פין מצלמה 9 ל- GPIO 17: סיכה זו מעניקה למצלמה הרשאה להתחיל לחפש.</li>
			<li>חבר את סיכת המצלמה 7 ל- GPIO 5: זוהי סיכת מצב המצלמה.</li>
		</ol>
</li>
		<li>צור ספריה כדי לאחסן את כל הקבצים. לאחר יצירת ספריה זו, שמור את הקבצים כפי שסופקו בקובץ משלים 7-10 בספריה; שנה את שמם לקריאה.txt, main.py, electromagnet.py test_insert.py, בהתאמה.</li>
		<li>קרא דרך קובץ משלים 7 (ReadMe.txt). הערה: קובץ readme מספק הסבר טוב על הפעולות של כל קובץ והשינויים שעשויים להידרש בכל קובץ, כגון נתיב הספריה של מסד הנתונים.</li>
		<li>פתח את מציג מסד הנתונים המותקן בשלב 4.2.1. לחץ על לחצן מסד הנתונים החדש ושמור את מסד הנתונים באותה ספריה כמו הקבצים האחרים. מסד הנתונים החדש חייב להתאים לשם קובץ מסד הנתונים שנמצא test_insert.py.</li>
		<li>בתוך מסד הנתונים, צור טבלה בתוך מסד הנתונים החדש כדי לשמור את הנתונים. מסד הנתונים כולל 5 שדות, parameter_type, לכודים, שם בדיקה, testnum ו- rigID. הערה: מקטעי הטבלה חייבים להיות מדויקים כפי שצוין או שיהיה צורך לבצע שינויים נוספים Main.py test_insert.py.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. הכנות למבחן
<ol><li>הכן את העדשה על ידי הצבת העדשה בתוך מחזיק העדשה. ודא שהעדשה נשארת בתוך המחזיק במהלך הבדיקה. ייתכן שיהיה צורך בדבק חם כאן. הערה: האסדה דורשת שימוש דו-קמור כדורי כדי להבטיח היווצרות נכונה של אזורי השמנה.</li>
	<li>לאחר הכנת העדשה (שלב 5.1), הנח את מחזיק העדשה על המסילה האופטית ואת הלייזר (ראה טבלת חומרים) במחזיק הלייזר. הערה: הלייזר המוצע ברשימת החומרים אינו דורש כיול לפני השימוש. יש להרכיב משקפי בטיחות בכל עת שהלייזר נמצא בשימוש.<ol>
<li>באמצעות העדשה והלייזר או מקור אור אחר, מצאו את נקודת המוקד של הלייזר והחליקו את מחזיק העדשה לאורך המסילה האופטית עד שנקודת המוקד תהיה מרוכזת מעל האלקטרומגנט. הערה: שלב זה הוא קריטי להשמנה; אם נקודת המוקד אינה מרוכזת מעל האלקטרומגנט, פלטפורמת cantilever לא תעלה חלקיקים למוקד.</li>
		<li>סמן נקודה זו עם עיפרון על בסיס העץ לעיון עתידי. הערה: כל עדשה כבר מגיעה עם מדידת אורך מוקד, אך מדידות אלה אינן תמיד נכונות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>הכנת ציטוט ההשמנה<ol>
<li>ודא שהלייזר כבוי כראוי שוב.</li>
		<li>באמצעות אקדח דבק חם, הדבק מגנט כפתורים קטן (ראה טבלת חומרים) של אותה קוטביות כמו האלקטרומגנט על פני השטח השטוחים של הפלטפורמה, כך האלקטרומגנט ידחה את הפלטפורמה. הערה: הקוטביות של המגנטים חייבת להיות מותאמת כראוי, כך הפלטפורמה תידחה על ידי אלקטרומגנט, דוחף את החלקיקים לתוך קרן הלייזר, כך לכידה יכולה להתרחש.</li>
		<li>קחו את הפלטפורמה המודפסת בתלת-ממד, דמוית קנקן, וצפו את הפלטפורמה בנייר אלומיניום שחור, המגן על הפלטפורמה מפני המסה. הערה: ניתן להשתמש בנייר כסף רגיל, אך הוא גורם ליותר מדי בוהק לשימוש במערכת המצלמה. נסו להשתמש בנייר כסף שחור (ראו טבלת חומרים), שפועלת מצוין עם המצלמה (איור 5A). רדיד מומלץ כי זה יכול להיות מוחלף בקלות לבדיקת חומרים אחרים, אבל מוצרים דומים ניתן להשתמש אם תרצה.</li>
		<li>לאחר כיסוי הפלטפורמה בנייר אלומיניום, הניחו את סוג החלקיקים הנבחר שנבחר על ידי המשתמש לבדיקה בצד המשופע של הפלטפורמה (ראו טבלת חומרים לאפשרויות סוג חלקיקים או ראו איור 6A).</li>
		<li>הכנס בעדינות את זרועות המכל למחזיק המעגלי כך שצד המגנט פונה כלפי חוץ. לאחר מכן הכנס בעדינות את המבחנה לאותו מחזיק. אם זה נעשה נכון, המגנט כמעט ייגע בכוס (איור 5B).</li>
		<li>הנח את המבחנה על מחזיקי המבחנה כך שהפלטפורמה תהיה מרוכזת מעל האלקטרומגנט. אם המגנט היה מחובר כראוי לפלטפורמת cantilever, cantilever צריך להיראות במצב כלפי מעלה נדחה על ידי electromagnet.</li>
	</ol>
</li>
	<li>מקם את המצלמה במחזיק המצלמה כדי ללכוד את כל המלכודות המתרחשות מעל / סביב הפלטפורמה. לאחר מכן בדקו שוב את כל המיצובים האחרים (איור 1I-J).</li>
</ol>6. תחילת הבחינה
הערה: לבדיקה, יש לבצע את שלב 6.1 או שלב 6.2.
<ol><li>אם אתה משתמש בהוראות משלב 4.1, לחץ על התחל בקובץ או הפעל את הקובץ כרגיל מהמסוף.</li>
	<li>אם אתה משתמש בהוראות משלב 4.2, התחל בדיקה זו מהמסוף עם הפרמטרים כאמור להלן.<ol>
<li>באמצעות פקודות מסוף, הפעל את מערכת הקבצים פעם אחת בתוך הספריה המתאימה עם הפקודה "python3 main.py test_num parameter_type exact_parameter". main.py הקבצים מסופק בקובץ משלים 8.</li>
		<li>החלף את test_num במספר הבדיקות הרצוי. החלף את Parameter_type בסוג הפרמטר שבו מתמקדת הבדיקה. הערה: לדוגמה, אם נעשו בדיקות כדי לקבוע מהו לייזר המופעל בצורה הטובה ביותר, Parameter_type יוחלפו על ידי laser_power, ואת exact_parameter יוחלף על ידי כוח היציאה האופטי של הלייזר הנוכחי.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Smalley, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+photophoretic-trap+volumetric+display%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A photophoretic-trap volumetric display.</a> Nature. 553 (7689), 486-490 (2018).</li>
<li>Rohatschek, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direction%2C+magnitude+and+causes+of+photophoretic+forces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Science%22%5BJournal%5D)">Direction, magnitude and causes of photophoretic forces.</a> Journal of Aerosol Science. 16 (1), 29-42 (1985).</li>
<li>Desyatnikov, A. S., Shvedov, V. G., Rode, A. V., Krolikowski, W., Kivshar, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photophoretic+manipulation+of+absorbing+aerosol+particles+with+vortex+beams%3A+theory+versus+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Photophoretic manipulation of absorbing aerosol particles with vortex beams: theory versus experiment.</a> Optics Express. 17 (10), 8201-8211 (2009).</li>
<li>Ke, P. C., Gu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+trapping+force+in+the+presence+of+spherical+aberration%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Modern+Optics%22%5BJournal%5D)">Characterization of trapping force in the presence of spherical aberration.</a> Journal of Modern Optics. 45 (10), 2159-2168 (1998).</li>
<li>Blundell, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+uncertain+future+of+the+volumetric+3D+display+paradigm%5BTitle%5D)+AND+%223D+Research%22%5BJournal%5D)">On the uncertain future of the volumetric 3D display paradigm.</a> 3D Research. 8, 11(2017).</li>
<li>Smalley, D., Nygaard, E., Rogers, W., Gneiting, S. A., Qaderi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Progress+on+photophoretic+trap+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Optics+%2F+Laser+Science%22%5BJournal%5D)">Progress on photophoretic trap displays.</a> Frontiers in Optics / Laser Science. , OSA Technical Digest. paper FM4C.2 (2018).</li>
<li>Rogers, W., Laney, J., Peatross, J., Smalley, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+photophoretic+trap+volumetric+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Improving photophoretic trap volumetric displays.</a> Applied Optics. 58 (34), 363-369 (2019).</li>
<li>Peatross, J., Smalley, D., Rogers, W., Nygaard, E., Laughlin, E., Qaderi, K., Howe, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+display+by+movement+of+particles+trapped+in+a+laser+via+photophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22SPIE+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Volumetric display by movement of particles trapped in a laser via photophoresis.</a> SPIE Proceedings. 10723, 02(2018).</li>
<li>Smalley, D., Poon, T., Gao, H., Kvavle, J., Qaderi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+Displays%3A+Turning+3-D+inside-out%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+and+Photonics+News%22%5BJournal%5D)">Volumetric Displays: Turning 3-D inside-out.</a> Optics and Photonics News. 29 (6), 26-33 (2018).</li>
<li>Shvedov, V. G., Hnatovsky, C., Rode, A. V., Krolikowski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+trapping+and+manipulation+of+airborne+particles+with+a+bottle+beam%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Robust trapping and manipulation of airborne particles with a bottle beam.</a> Optics Express. 19 (18), 17350-17356 (2011).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

הפרוטוקול הנוכחי מכיל מספר שלבים חיוניים החיוניים להפעלה האוטומטית של אסדת ההשמנה. ראשית, האלקטרומגנט חייב להיות מחובר כראוי ללוח המיקרו-בקר דרך המעגל שצוין. ללא האלקטרומגנט, התועלת הכוללת של אסדת הבדיקה הזעירה הולכת לאיבוד. האלקטרומגנט שולט בכל ניסיון לכידה על ידי העלאת מאגר החלקיקים על פלטפורמת הקניבל עד לנתיב הלייזר. כל ניסיון מלכודת הוא מחזור נוסף של העלאה והורדה של הפלטפורמה.
המצלמה משמשת רק בשלב 4.2 כמתואר בפרוטוקול, אך היא קריטית לאפשרות זו. שלב 4.2 דורש מצלמה כדי לזהות אם חלקיק נלכד, ומאפשר איסוף נתונים מ אסדות מרובות. אם המצלמה אינה מחוברת כראוי, האסדה לא תוכל לנסות כל השמנה.
השלב השלישי והביקורתי ביותר, שלב 5.2.1, הוא יישור ומיקוד הלייזר. יש למקם את העדשה כך שנקודת המוקד תתרחש מעל האלקטרומגנט. הפלטפורמה המנומרת תעבור דרך נקודת המוקד מעל האלקטרומגנט, ותאפשר לחלקיקים ללכוד. נניח שנקודת המוקד אינה ממורכזת מעל אמצע האלקטרומגנט. במקרה זה, זה הופך להיות מאתגר כדי להבטיח כי פלטפורמת cantilever נושאת חלקיקים יעבור דרך המוקד כדי ליצור מלכודות. זה יכול להוביל למחסור במלכודות. זה גם חיוני כי הפלטפורמה היא מוגבהת מעל electromagnet, כך נתיב הלייזר אינו כל הזמן יצירת קשר עם הפלטפורמה. הדבר עלול לגרום למצלמה לדווח על תוצאות חיוביות שגויות. כדי להתאים ביתר קלות את מיקום המוקד, מומלץ להשתמש במסילה אופטית בהתקנת האסדה; זה יאפשר למשתמשים להחליק בקלות את מחזיק העדשה אחורה או קדימה כדי למקם את נקודת המוקד כראוי. הלייזר והמבחנה / חלק cantilever כבר מיושרים אם האסדה נבנתה כראוי; השימוש במסילה האופטית ישמור על העדשה מיושרת עם החלקים האחרים.
שתי אפשרויות נפרדות מפורטות בפרוטוקול, שלב 4.1 ושלב 4.2. האפשרות הראשונה, שלב 4.1, היא הדרך הפשוטה המקורית להפעיל את אסדת ההקשה הזעירה. אפשרות זו מסתמכת על העין האנושית כדי לזהות חלקיקים במקום מערכת מצלמה. אפשרות זו מומלצת לאיסוף ערכות נתונים קטנות יותר במהירות או במצבים שבהם רצויה הדגמה חיה. האפשרות הראשונה שימשה במהלך שני הניסויים הראשונים לפני יצירת האפשרות השנייה. האפשרות השנייה, שלב 4.2, משתמשת במצלמה לגילוי אוטומטי וללכידה, ומאפשרת לבצע אלפי בדיקות ולהוזן למסד נתונים ללא כל פיקוח אנושי. הדיוק של המצלמה תלוי במצב הבדיקה המדויק; חומרים רפלקטיביים מסוימים יותר, כאשר נבדקו, נראה שיש שיעור השמנה פחות מדויק בהשוואה לבדיקות דומות שנעשו עם זיהוי אנושי. עם זאת, ניתן לשנות מספר פרמטרים בקובץ ה- Script של המצלמה כדי להגביר את דיוק המצלמה. הדיוק המדויק של המצלמה הוא משהו שניתן לשפר, אבל זה גם לא דאגה משמעותית כי האסדות הזעירות נועדו לבדיקה ראשונית. האפשרות השנייה יכולה גם להשתנות בקלות כדי להפעיל שתי אסדות בדיקה מלוח מיקרו-בקר יחיד; פרטים עבור שינוי זה כלולים בקובץ משלים 7.
העבודה הנוכחית מפתחת צורה מדויקת ועקבית יותר של זיהוי מלכודות אוטומטי באמצעות למידת מכונה. מערכת חדשה זו לזיהוי למידת מכונה, כאשר תסיים, תשתמש ברשתות עצביות מפותלות כדי לזהות טוב יותר חלקיקים לכודים עם שיעור דיוק גבוה בהרבה (מעל 95%), מה שמחזק עוד יותר את השימוש וההשפעה של אסדות בדיקה מיניאטוריות כאלה יכולות להיות על עתיד מחקר תצוגת מלכודת פוטופורטית. 
בצורת הבסיס הנוכחית שלה, אסדת ההשמנה הזעירה מוגבלת בכמה דרכים. אסדות מיניאטוריות אלה אינן מסוגלות ליצור OTDs בפועל על ידי סריקת החלקיק לאחר מלכודת התרחשה. העיצוב גם מגביל את האפשרות להוסיף סורקים לשימוש עתידי ביצירת OTDs. מגבלה נוספת של העיצוב היא הצורך ברכיבים נוספים לבדיקה ספציפית שתתרחש. לדוגמה, מנחת אופטי משתנה שימש לאיסוף ערכות הנתונים ברמות כוח פלט אופטיות שונות במהלך בדיקת כוח הלייזר. באופן דומה, אם חוקר רצה לבדוק אורך גל לייזר במבחן עתידי, הם ידרשו כמה לייזרים אחרים של כוח אופטי דומה עם אורכי גל שונים בנוסף לייזר המשמש בעבודה זו. האסדה ככל הנראה תדרוש שינויים נוספים כדי להחזיק כל לייזר, תהליך זה יגביל את המהירות שבה ניתן לבצע בדיקה כזו, אך זה עדיין יהיה אפשרי. עיצוב זה נקבע גם על ידי הצורך להדפיס בתלת-ממד מחזיק עדשה חדש עבור כל עדשה. העיצוב והיישום מוגבלים גם לעדשות biconvex כדוריות, המייצרות סטייה כדורית כדי ליצור אזורים שבהם השמנה יכולה להתרחש.
במבט קדימה, יישומים עתידיים כוללים בדיקה ואופטימיזציה מתמשכות של פרמטרי השמנה פוטופורטית. כפי שהוזכר בקצרה לעיל, ניתן בקלות לשנות את אסדת ההשמנה הזעירה למערכת OTD זולה בסיסית על ידי הוספת סורקים עבור ציר ה- y ובקרת ציר ה- x. אספקת החלקיקים הנשלטת על ידי אלקטרומגנט המשמשת באסדת הלכידה הזעירה יכולה להיות מיושמת גם במערכות OTD מתקדמות עתידיות.
אסדת הלכידה הזעירה היא בסופו של דבר ייחודית ומובחנת בתחום זה של מחקר מכיוון שניתן לפברק אותה בזול ובמהירות, ומאפשרת בדיקות המוניות מהירות. אסדות אלה אמורות להיות מערכות רזה המיועדות לבדיקה ראשונית ואופטימיזציה של פרמטרי השמנה פוטופורטית. אסדה בודדת יכולה לבדוק בקצב של ~ 250 ניסיונות לשעה. סוגים רבים אחרים של מערכות השמנה פוטופורטיות או אסדות פותחו כדי לקבל מערכות אוטומטיות טובות יותר או להשיג יותר על ידי סריקת החלקיק כדי ליצור תמונה לאחר מלכודת מוצלחת 1,8. מערכות השמנה זעירות אלה אינן מיועדות להחליף את השימוש במערכות כאלה. הם נועדו לבדוק במהירות פרמטרים ותנאים של השמנה פוטופורטית כדי לתת לחוקרים הבנה טובה יותר של מה שעושה עבור השמנה פוטופורטית טובה. אסדת הלכידה הזעירה תהפוך את מחקר המלכודות הפוטופורטיות לדמוקרטי ויאפשר גל חדש של ניסויים והתקדמות אדיסוניים בתחום זה של מחקר.

תצוגת המלכודת האופטית (OTD) מאפשרת את גיאומטריות התצוגה הנראות במדע בדיוני. הוא פועל על ידי לכידת חלקיק באמצעות פוטופרזיס והארת החלקיק 1,2,3,4. לאחר מכן, גרירת החלקיק דרך החלל יוצרת תמונה באוויר שהצופה תופס כמתמשכת לפי ההתמדה של Vision5. טכנולוגיית תלת-ממד נטולת מסך זו מאפשרת לו להציג גיאומטריות כגון הקרנות לטווח ארוך, שולחנות חול גבוהים וצגים עוטפים1. גיאומטריות אלה משכנעות באופן ייחודי מכיוון שהן אינן דורשות מסך ויוצרות תוכן שניתן לראות כמעט מכל זווית אפשרית.
חוקרים מאוניברסיטת בריגהם יאנג מצאו הצלחה ראשונית במערכת הלכידה הפוטוטופורטית מהדור הראשון שלהם באמצעות מרחיב קרן וסורקי גלוונומטר, יחד עם מספר מראות ועדשות כדוריות אחת או יותר כדי ליצור מלכודת פוטופורטית באמצעות סטייה כדורית 1,4. אסדת השמנה מהדור הראשון הכילה גם לייזרי RGB (אדום-ירוק-כחול) כדי לאפשר תאורת תצוגה צבעונית מדויקת. באמצעות מערכת השמנה זו, OTDs נוצרים על ידי הזזת חלקיק יחיד דרך נתיב מפותל. גישה זו מגבילה את גודל התמונות אל מתחת לסנטימטר מעוקב ומגבילה את המורכבות של תמונות בזמן אמת למסגרות תיל ולתוכן דליל אחר6,7. יתר על כן, קנה המידה של טכנולוגיה זו מוגבל על ידי חוסר עקביות של השמנה פוטופורטית8. אם ניתן למטב מערכת השמנה/חלקיקים אחת, ניתן להשיג שינוי קנה מידה של התצוגה על-ידי שכפול מלכודת ממוטבת ולכידה וסריקה של חלקיקים מרובים באופן סינכרוני9. כל בעיה עם מלכודת אחת תהיה מורכבת במערכת מרובת השמנות, כך אופטימיזציה זהירה של פרמטרי מלכודת וחלקיקים היא קריטית.
האופטימיזציה של מערכת השמנה /השמנה בודדת דורשת בדיקה מקיפה כדי להיעשות עבור כל פרמטר של מערכת השמנה פוטופורטית7. פרמטרים אלה כוללים סוג חלקיקים (חומר, צורה, גודל), כוח לייזר, אורך גל לייזר, וצמצם מספרי (אורך מוקד, קוטר, הטיה). בדיקה וניסויים באמצעות ניסוי וטעייה עבור כל פרמטר ימטבו השמנות בודדות ומלכודות סינכרוניות מרובות. עם זאת, הם ידרשו איסוף כמויות גדולות של נתונים.
בעבר, תהליך המחקר והבדיקה לאופטימיזציה של לכידה פוטופורטית באמצעות סטייה כדורית נעשה רק על ידי קומץ חוקרים ברחבי העולם 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 . עד לאחרונה, חוקרים מאוניברסיטת בריגהם יאנג הסתמכו על מערכת השמנה אחת, גדולה ויקרה כדי לאסוף את הנתונים הדרושים, מה שגרם לתהליך הבדיקה והאיסוף של נתונים להיות איטי 1,7. עם זאת, מאז הצגת מלכודת אופטית מציגה כפתרון להדמיה תלת-ממדית בשנת 20181, אנשים מכל קבוצות הגיל ומכמה יבשות הביעו רצון להשתתף במחקר. בגלל העניין שנוצר ב- OTDs, החוקרים רצו למצוא דרך לאפשר לכל בעלי העניין להשתתף בתהליך המחקר. דורות קודמים של אסדות לכידה פוטופורטיות, שהכילו מפצלי קורות וגלבנומטרים, היו יקרים מדי וגוזלים זמן רב מדי לתוצרת המונית ולמיקור המונים 1,6, כך שהיה צורך בפתרון אחר.
פותחה אסדת השמנה פוטופורטית זעירה חדשה, המאפשרת לכל בעלי העניין להשתתף במחקר ולבדוק במהירות ולאסוף נתונים עבור כל הפרמטרים המשמעותיים שהוזכרו לעיל. הם יכולים להיות מפוברקים במהירות על ידי כל מי שיש לו גישה למדפסת 3D וחותך לייזר. עיצוב זה מנסה למזער את העלות והמורכבות, לצמצם סיכונים ולמקסם אוטומציה, קישוריות הדדית וגמישות (איור 1). האסדה החדשה משתמשת במערך האופטי הפשוט ביותר ללכידה פוטופורטית אפשרית: לייזר ועדשה אחת10. האסדות הקטנות פשוטות לשימוש לאחר ההתקנה ויכולות להיבדק בקצב של כ -250 ניסיונות לשעה.
הנתונים שנאספו מאסדות אלה מהבדיקות של מדענים וחוקרים אזרחיים עתידיים יסייעו באופן משמעותי לפתח לכידה פוטופורטית בשימוש בהדמיה תלת-ממדית על ידי מתן אפשרות לאופטימיזציה של פרמטרי השמנה ומלכודות בודדות.

<table><tbody><tr><td>1/4 אינץ' דיקט</td><td>NA</td><td></td><td>בגודל שיתאים לחותך לייזר (בדרך כלל 1 x 1 רגל)</td></tr> <tr><td>מדפסת תלת מימד FDM</td><td>להעלות 3D</td><td>Pro 2</td><td>כל ציוד שווה ערך יספיק</td></tr><tr><td>מדפסת חותך לייזר תלת מימד</td><td>זוהר זיוף</td><td>בסיסי</td><td>כל ציוד שווה ערך יספיק</td></tr> ספק <tr><td>כוח</td><td></td><td></td> 5V <td>מתאם AC/DC</td></tr><tr><td>אבקת אלומינום</td><td>bioWORLD</td><td>10576</td><td>APS 17-30 מיקרון</td></tr><tr>סרט <td></td><td>רדיד אלומיניום שחור</td><td>LLTP BF255 (באמזון)</td> <td>ניתן להשתמש במקום זאת בסוגים אחרים של נייר כסף (נייר כסף שחור) במידת הצורך</td></tr><tr><td>ליקר</td><td></td><td></td> שחור<td>, תוצר לוואי ממוחזר שנוצר במהלך עיסת העץ</td></tr><tr><td>מגנט כפתור</td><td>Mealos</td><td></td><td>8 x 2 מ"מ</td></tr><tr><td>לייזר Class 3B 405 ננומטר (לייזר צינור)</td><td></td> <td>M-16A405-300-G</td><td>ניתן להשתמש בכל הספק פלט אופטי ואורך גל לבדיקה. לשחזור עבודה זו יש להשתמש בננו-חלקיקי יהלום 405 ננומטר ו~120 mW</td></tr><tr><td>55-75%</td> <td>SkySpring ננו-חומרים</td><td>0512HZ</td><td>55-75% טוהר, APS 4-15 ננומטר</td></tr><tr><td>ננו-חלקיקי יהלום 95%</td> <td>SkySpring ננו-חומרים</td><td>0510HZ</td><td>95% טוהר, APS 3-4 ננומטר</td></tr><tr><td>אלקטרומגנט</td><td>Wuxue Wn Fang חשמלי</td><td>WP-P25/20</td><td></td></tr><tr><td>חותך זכוכית</td><td>Dyna-cut</td><td>דגם 500-1</td><td>ניתן להשתמש בכל חותך זכוכית סטנדרטי או חותך רטוב</td></tr><tr><td>אבקת גרפיט</td><td>מוצרי</td><td></td> AeroMarine <td>325 רשת, APS 44 מיקרון</td></tr><tr><td>חוטי מגשר</td><td>חוטי Elegoo</td><td></td><td>זכר לנקבה וחוטי זכר לזכר יש צורך בעודפי</td></tr><tr><td>עדשה</td><td></td><td>L8435</td><td>32 מ"מ דיימטר, אורך מוקד 80 מ"מ. כל עדשת 32 מ"מ תתאים לעיצוב מחזיק העדשה הנוכחי</td></tr><tr><td>ניגרוזין (פורמלין-ניגרוזין)</td><td>מדע חדשני</td><td>IS5818</td><td>30 מ"ל, נמצא למעשה באמזון</td></tr><tr><td>מצלמת MV פתוחה</td><td>פתוחה MV</td><td>M7</td><td>כל מצלמת MV פתוחה מקבילה צריכה לעבוד</td></tr><tr><td>Open MV IDE</td><td>Open MV</td><td></td><td>אופציונלי להורדה בחינם סביבת פיתוח משולבת ממנחת אופטי OpenMV</td></tr><tr><td>(צפיפות ניטרלית משתנה מסננים)</td> <td>THORLABS</td><td>NDC-100C-2</td><td></td></tr><tr><td>מסילה אופטית</td><td>THORLABS</td><td>RLA1200</td><td>טונר למדפסת מסילה אופטית 12 אינץ'</td></tr><tr><td>(CISinks טונר אוניברסלי)</td> <td>CISinks</td><td></td><td>TN420, TN450, TN540, TN660, TN720 אבקת טונר. נמצא באמזון</td></tr><tr><td>Raspberry Pi</td><td>Raspberry PI</td><td>Pi-4 דגם B</td><td>כל Pi 3 או 4, דגם B או B+ אמור להספיק (מוזכר בטקסט כלוח מיקרו-בקר)</td></tr> <tr><td>אבקת טונגסטן 12 מיקרון</td><td>אלפא Aesar</td><td>10401-22</td><td>APS 12 מיקרון</td></tr><tr><td>אבקת טונגסטן 1-5 מיקרון</td><td>אלפא Aesar</td><td>10400-22</td><td>APS 1-5 מיקרון</td></tr><tr><td>כבל USB למיקרו USB</td><td></td><td></td><td>כל חברה/דגם יספיק</td></tr><tr><td>מייצב מתח</td><td>STMicroelectronics</td><td>LM317t</td><td></td></tr></tbody></table>

ייצור ובדיקה של אסדות השמנה פוטופורטיות אוטומטיות זעירות

Fabrication and Testing of Miniature Automatic Photophoretic Trapping Rigs

מאמר זה מציג אסדת בדיקת מלכודת פוטופורטית אוטומטית, תואמת-fab-fab, המאפשרת דמוקרטיזציה ומיקור המונים של מחקר תצוגה נפחית. ניתן לבנות את האסדה בתוך 2 שעות באמצעות חותך לייזר, מדפסת תלת מימדית (3D) וכלי יד נפוצים. בצורתו הנוכחית, ניתן להשתמש באסדה כדי לבדוק את הפרמטרים הקריטיים הבאים: סוג חלקיקים, סוג מלכודת, צמצם מספרי וזרימת אוויר בקצב של כ -250 דגימות לשעה. עם שינוי מינורי, ניתן לבצע את האסדה כדי לבדוק קבוצה גדולה עוד יותר של פרמטרים, כגון כוח לייזר ואורך גל לייזר, בהתאם לצרכי המשתמש. האסדה יכולה להשתמש בראיית מכונה ללכידה וניתוח אוטומטיים של נתונים. הפעולה והבנייה של אסדת הבדיקה מתוארים בצעדים תמציתיים וקלים למעקב. תוצאות של אסדת בדיקה ארבע יחידות 'חווה' המכסה את פרמטרים סוג כוח וחלקיקים מדווחים. פלטפורמה זו תרחיב את ההיקף וההרכב של פרמטרים וחוקרים של תצוגת מלכודת אופטית באמצעות נגישות ודמוקרטיזציה.

עבודה זו מתארת ומאפיינת את הייצור של אסדות לכידה פוטופורטיות אוטומטיות זעירות.

This paper presents an automated, rapid-fab-compatible, photophoretic trap test rig to enable the democratization and crowdsourcing of volumetric display ...

פרוטוקול זה מאפשר כמעט לכל אחד לקחת חלק בתהליך המחקר. שיטה זו הופכת את המחקר החדשני לדמוקרטי באופן שלא נעשה בעבר. אסדת הבדיקה ללכידה פוטופורטית היא זולה וניתן לפברק אותה בקלות בניגוד לאסדות רבות אחרות המשמשות ללכידה פוטופורטית.ההוראות נכתבות כך שכל אחד יכול להיות מעורב בטכנולוגיה זו. הפרוטוקול שלנו מתמקד ביצירת אסדות הבדיקה שלנו. ידע קודם של אופטיקה או כלי ייצור עשוי לעזור, אבל אין צורך.התחל את ההתקנה של אסדות עץ על ידי הצבת חתיכת הבסיס למטה עם סמל Y פונה כלפי מעלה, ולאחר מכן להחזיק את שני חתיכות צד ארוכות משני צדי הבסיס בעוד מחזיק הלייזר הראשון הוא החליק למקומו בקצה אחד ואת מחזיק המבחנה הראשון בצד השני. שים שני מחזיקי אלקטרומגנט על מחזיק המצלמה כדי להבטיח כי מחזיקי המגנט מופרדים על ידי סנטימטר אחד בכל צד, ולאחר מכן הכנס את מחזיקי המגנט ואת מחזיק המצלמה כיחידה ליד מחזיק המבחנה הראשון מרווח בסנטימטר אחד. לאחר מכן, מקם את מחזיק המבחנה השני לאחר מחזיקי האלקטרומגנט, כך שיש רווח של סנטימטר אחד בין מחזיק המבחנה השני למחזיק האלקטרומגנט השני.אם אתה משתמש במגן האור או בחוסם האופציונליים, החלק את מגן האור לצד הנגדי ממחזיק המצלמה. החלק את מחזיק הלייזר השני למקומו במרחק הרצוי בהתאם לאורך הלייזר. מעקה אופטי יכול להיות ממוקם תחת כל המחזיקים כדי ליישר אלמנטים אחרים של מערכת ההשמנה.המיקום יעזור ליישר את העדשה עם הלייזר והמבחנה. לאחר מכן מקם את האלקטרומגנט במחזיקי האלקטרומגנט. בנה את מעגל השליטה באלקטרומגנט באמצעות וסת מתח, לוח לחם וכמה חוטים.לשם כך, הנח את וסת המתח בלוח הלחם כך שכל סיכה תהיה בשורה אחרת וקשור את סיכת הכניסה של וסת המתח לאחת מחמש סיכות הכוח של וולט בלוח המיקרו-בקר. קשר את הסיכה המותאמת של וסת המתח לקלט ולפלט למטרה הכללית או ל- GPIO23 בלוח המיקרו-בקר. לאחר מכן, חבר את חוט הכניסה של האלקטרומגנט לפין היציאה של וסת המתח ולחוט היציאה של האלקטרומגנט לפין אדמה במיקרו-בקר.להכנות הבדיקה, מניחים את העדשה בתוך מחזיק העדשה בעזרת דבק חם. לאחר סיום, הנח את מחזיק העדשה על המעקה האופטי ואת הלייזר במחזיק הלייזר. לאחר מכן, השתמש בעדשה ובלייזר כדי למצוא את נקודת המוקד של הלייזר ולהחליק את מחזיק העדשה לאורך המסילה האופטית עד שנקודת המוקד מרוכזת מעל האלקטרומגנט.סמן את נקודת המוקד על בסיס העץ עם עיפרון. כדי להכין את אתר ההשמנה, ודא שהלייזר כבוי כראוי, ולאחר מכן השתמש באקדח דבק חם כדי להדביק מגנט כפתורים קטן של אותה קוטביות כמו האלקטרומגנט על פני השטח השטוחים של הפלטפורמה, כך האלקטרומגנט ידחה את הפלטפורמה. הציפו פלטפורמה מודפסת בתלת-ממד בנייר אלומיניום שחור כדי להגן על הפלטפורמה מפני המסה.לאחר הציפוי, מניחים את סוג החלקיקים שנבחר בצד המשופע של הפלטפורמה לבדיקה, ולאחר מכן הכנס את זרועות הקנטיל למחזיק המעגלי כשצד המגנט פונה כלפי חוץ והכנס את המבחנה לאותו מחזיק מעגלי. כאשר נעשה כראוי, המגנט יהיה כמעט לגעת בכוס. הנח את המבחנה על מחזיק הצינור כדי למרכז את הפלטפורמה מעל האלקטרומגנט.המכל צריך להיראות במצב כלפי מעלה שנדחה על ידי האלקטרומגנט. השלם את ההתקנה על-ידי הצבת המצלמה במחזיק המצלמה כדי ללכוד ולצפות במלכודות מעל או סביב הפלטפורמה. לאחר בדיקה כפולה של כל המיצובים, התחל את הבדיקה על-ידי הקשה על התחל בסביבה המתפתחת או הפעל את הקובץ כרגיל מהמסוף.אם אתה משתמש באפשרות הקוד החלופי, התחל את הבדיקה באמצעות הפקודה מסוף מהספריה המתאימה. בעת ריצה מהמסוף, הפקודה צריכה לכלול את מספר הבדיקות ואת הפרמטר שבו מתמקדת הבדיקה. בדיקה של 10 חלקיקים שונים נערכה כדי למצוא את החלקיק עם קצב ההשמנה הטוב ביותר.נמצא כי חלקיקי היהלום וטונר המדפסת היו שני סוגי החלקיקים הטובים ביותר. בדיקה שנייה מסוג חלקיקים נערכה עם מערכת זיהוי מצלמה וארבעת החלקיקים הטובים ביותר מתוך 10 החלקיקים המקוריים נבדקו. חלקיקי היהלום היו עדיין הטובים ביותר, אך היה להם שיעור השמנה מעט נמוך יותר מבעבר.קצב ההשמנה לרמות כוח לייזר שונות נמדד במהלך בדיקת כוח הלייזר. זה נצפתה כי תפוקת כוח אופטית גבוהה תואמת עם שיעור גבוה יותר של השמנה. הלייזר במלוא העוצמה היה בעל קצב ההשמנה הגבוה ביותר שנרשם עבור בדיקה זו.הדבר החשוב ביותר שיש לזכור לאורך כל הפרוטוקול הוא בטיחות, במיוחד בטיחות לייזר. יש לפעול על פי הנחיות בטיחות לייזר מתאימות. הליך זה מקל על שינוי משתנים קטנים.בדקנו כוח לייזר וסוג חלקיקים, אבל כל משתנה אחר כמו סוג העדשה יכול להשתנות בקלות. החוקרים יכולים ליישם את הגרסה שלהם של הטכניקה למטרות אקדמיות וחינוכיות. זה מאפשר לאנשים לעשות מחקר מהיר ומשמעותי.

fabrication-testing-miniature-automatic-photophoretic-trapping

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

במאמר זה, אנו מציגים שיטה microfluidic מבוסס על הכליאה החלקיקים מבוסס על זרימה הידרודינמית. אנו מדגימים לכידה חלקיק יציב בנקודה נוזל הקיפאון באמצעות מנגנון בקרה ומשוב, ובכך מאפשרים כליאה ו המיקרומניפולציה של חלקיקים שרירותי microdevice משולבת.

Microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד

את פרטי גישת ההתקנה הבאות השמנה אופטית צריכת חשמל נמוכה של חלקיקי דיאלקטרי שימוש כפול nanohole בסרט מתכת.

לכידה אופטית של חלקיקים

המערכת המתוארת במסמך זה מעסיקה מלכודת אופטית מסורתית, כמו גם קו השמנה אופטי הולוגרפית עצמאי, מסוגלת ליצור מניפולציה ומלכודות רבות. זה מאפשר יצירת הסדרים גיאומטריים מורכבים של חלקיקים שבירה בעת גם מאפשרים מדידות בו זמנית במהירות גבוהה, ברזולוציה גבוהה של הפעילות של אנזימים ביולוגיים.

בנייה של מיקרוסקופ ברזולוציה גבוה עם יכולות קונבנציונליות והשמנה אופטיות הולוגרפי

מוצג פרוטוקול לשיגור ולכידה יציבה של מיקרו-חלקיקים דיאלקטריים נבחרים באוויר.

טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר

מאמר זה מציג מתודולוגיה מיקרו-מלאכותית ממלכודות יון פני השטח, כמו גם הליך ניסיוני מפורט של השמנה איטרביום יונים בסביבת בטמפרטורת החדר.

שיטות נסיוניות שמחייב יונים באמצעות Microfabricated על פני השטח מלכודות יונים

Nanorods זהב plasmonic יכול להיות לכוד בתוך נוזלים, מסובב בתדרים kHz באמצעות מלקחיים אופטיים מקוטב באופן מעגלי. היכרות עם כלים dynamics בראונית ניתוח של scatteringspectroscopy אור מוביל מערכת חזקה עבור מחקר ויישום בתחומים רבים של המדע.

הקמה ותפעול של מערכת מנוע מונחה אור רוטרי Nanorod זהב

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לחקור את התכונות המכניות התאיות של תאי זברה עובריים מבודדים בכליאה תלת מימדית עם מדידת כוח ישירה על ידי מלכודת אופטית.

מדידות כוח ישירות של מכניקה תת-תאית בכליאה באמצעות פינצטה אופטית

כדי לחקור את ההשפעות של אור מלאכותי בלילה (ALAN) על חרקים מעופפים ליליים, יש להגביל את הדגימה לשעות הלילה. הפרוטוקול מתאר מלכודת יירוט טיסה אוטומטית בעלות נמוכה המאפשרת לחוקרים לדגום בתקופות המוגדרות על ידי המשתמש עם שכפול מוגבר.

מלכודת יירוט טיסה אוטומטית בעלות נמוכה עבור תת-דגימה זמנית של חרקים מעופפים הנמשכים לאור מלאכותי בלילה

הפרוטוקול הנוכחי מתאר גישה נוחה לשילוב לכידה אופטית וספקטרוסקופיית רמאן משופרת על פני השטח (SERS) כדי לתפעל ננו-חלקיקים פלסמוניים לזיהוי מולקולרי רגיש. ללא חומרים צוברים, לייזר הלכידה מרכיב ננו-חלקיקים פלסמוניים כדי לשפר את אותות ה-SERS של אנליזות מטרה עבור מדידות ספקטרוסקופיות באתרן .

השמנה אופטית של ננו-חלקיקים פלסמוניים עבור אפיונים של ספקטרוסקופיית ראמאן משופרת בפני השטח באתרו

ביוכימיה חזותית של מולקולה בודדת הנחקרת באמצעות תאים מיקרופלואידיים מקלה מאוד באמצעות קנה זכוכית, מזרקים אטומים לגז, חיבורים יציבים של צינורות לתאי זרימה, וחיסול בועות על ידי הצבת שסתומי מיתוג בין המזרקים והצינורות. הפרוטוקול מתאר מלכודות אופטיות כפולות המאפשרות הדמיה של עסקאות דנ"א ואינטראקציות בין-מולקולריות.

שימוש בפינצטה אופטית כפולה ומיקרופלואידיקה למחקרי מולקולות בודדות

מאמר זה מתאר את השיטה הניסויית להשגת לכידת חלקיקים מתכתיים גדולים באוויר באמצעות מלכודת פוטופורטית דינמית בצורת סירה. מערכת זו מאפשרת מניפולציה מבוקרת המתאימה למחקרי אינטראקציה פלזמונית.

לכידה אופטית של חלקיקים מתכתיים גדולים באוויר באמצעות מלכודת &#39;סירה&#39; עם דפנות צדדיות מצוירות ישירות

למד לבנות אסדות לכידה פוטופורטיות זעירות וזולות לחקר ביופיזיקה ואופטיקה. השיטה מאפשרת מחקר מהיר בתחום הנוירומדעים עם בדיקת יעילות הלכידה בננו-חלקיקי יהלום וטונר מדפסת.

ייצור ובדיקה של אסדות השמנה פוטופורטיות אוטומטיות זעירות

גלה סרטונים נוספים