Name: Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: Impara a costruire uno spettrometro CW-SBS per l'analisi rapida di campioni torbidi e non torbidi con alta risoluzione spettrale. Questo metodo avanzato accelera fino a 100 volte l'acquisizione dei dati per lo studio di biomateriali.

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IR è grato alla Fondazione Azrieli per l'assegnazione di borse di studio dottorato di ricerca.

<ol><li>Koski, K. J., Akhenblit, P., McKiernan, K., Yarger, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+determination+of+the+complete+elastic+moduli+of+spider+silks%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Non-invasive determination of the complete elastic moduli of spider silks.</a> Nat. Mater. 12 (3), 262-267 (2013).</li>
<li>Palombo, F., Madami, M., Stone, N., Fioretto, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+mapping+with+chemical+specificity+by+confocal+Brillouin+and+Raman+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Mechanical mapping with chemical specificity by confocal Brillouin and Raman microscopy.</a> Analyst. 139 (4), 729-733 (2014).</li>
<li>Scarcelli, G., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+Brillouin+optical+microscopy+of+the+human+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Exp%22%5BJournal%5D)">In vivo Brillouin optical microscopy of the human eye.</a> Opt. Exp. 20 (8), 9197-9202 (2012).</li>
<li>Scarcelli, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noncontact+three-dimensional+mapping+of+intracellular+hydromechanical+properties+by+Brillouin+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Noncontact three-dimensional mapping of intracellular hydromechanical properties by Brillouin microscopy.</a> Nat. Methods. 12 (12), 1132-1134 (2015).</li>
<li>Traverso, A. J., Thompson, J. V., Steelman, Z. A., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual+Raman-Brillouin+microscope+for+chemical+and+mechanical+characterization+and+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Dual Raman-Brillouin microscope for chemical and mechanical characterization and imaging.</a> Anal. Chem. 87 (15), 7519-7523 (2015).</li>
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<li>Antonacci, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantification+of+plaque+stiffness+by+Brillouin+microscopy+in+experimental+thin+cap+fibroatheroma%5BTitle%5D)+AND+%22J.+R.+Soc.+Interface%22%5BJournal%5D)">Quantification of plaque stiffness by Brillouin microscopy in experimental thin cap fibroatheroma.</a> J. R. Soc. Interface. 12 (112), 20150483(2015).</li>
<li>Grubbs, W. T., MacPhail, R. A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1144743">High resolution stimulated Brillouin gain spectrometer.</a> Rev. Sci. Instrum. 65 (1), 34-41 (1994).</li>
<li>Ballmann, C. W., Thompson, J. V., Traverso, A. J., Meng, Z., Scully, M. O., Yakovlev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Brillouin+scattering+microscopic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Stimulated Brillouin scattering microscopic imaging.</a> Sci Rep. 5, 18139(2015).</li>
<li>Remer, I., Bilenca, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Background-free+Brillouin+spectroscopy+in+scattering+media+at+780+nm+via+stimulated+Brillouin+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Background-free Brillouin spectroscopy in scattering media at 780 nm via stimulated Brillouin scattering.</a> Opt. Lett. 41 (5), 926-929 (2016).</li>
<li>Remer, I., Bilenca, A. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/2016APLP....1f1301R">High-speed stimulated Brillouin scattering spectroscopy at 780 nm.</a> APL Photonics. 1 (6), 061301(2016).</li>
<li>She, C. Y., Moosmüller, H., Herring, G. C. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/BF00686451">Coherent light scattering spectroscopy for supersonic flow measurements.</a> Appl. Phys. B-Lasers O. 46 (4), 283-297 (1988).</li>
<li>Fiore, A., Zhang, j, Peng Shao,, Yun, S. H., Scarcelli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-extinction+virtually+imaged+phased+array-based+Brillouin+spectroscopy+of+turbid+biological+media%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">High-extinction virtually imaged phased array-based Brillouin spectroscopy of turbid biological media.</a> Appl. Phys. Lett. 108 (20), 203701(2016).</li>
<li>Taking a Measurement with Your Computer. , Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.ni.com/webcast/1673/en">http://www.ni.com/webcast/1673/en</a> (2014).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Il sistema, illustrato nella Figura 1, è stato progettato per essere costruito su una breadboard 18'' x 24 ' che può essere montato verticalmente su un tavolo ottico, facilitando il posizionamento dei campioni acquosi. Di conseguenza, è importante fortemente stringere tutti gli elementi ottici e meccanici e assicurarsi che la pompa e sonda le travi sono collineari e concentrici con i vari elementi prima di illuminare il campione nella geometria fuori asse.
Difficoltà nell'osse...

La spettroscopia Brillouin spontanea è stata stabilita negli ultimi anni, come un valido approccio per l'analisi meccanica di materiali morbidi, come liquidi, vero e proprio tessuto, tessuto fantasmi e biologico cellule1,2, 3,4,5,6,7. In questo approccio, un singolo laser illumina il campione e luce che è inelastically sparsa da onde acustiche termiche spontanee nel medio viene raccolta da uno spettrometro, fornendo informazioni utili sulle proprietà viscoelastiche del campione. Lo spettro di Brillouin spontaneo comprende due picchi di Brillouin all'acustica Stokes e risonanze di anti-Stokes del materiale e un picco di Rayleigh alla frequenza laser illuminante (a causa di elasticamente la diffusione della luce). Per una geometria di retrodiffusione di Brillouin, le frequenze di Brillouin sono spostate di diversi GHz dalla frequenza laser illuminante e larghezza spettrale di centinaia di MHz.
Mentre Fabry-Perot spettrometri di scansione sono stati i sistemi di scelta per l'acquisizione di spettri di Brillouin spontanei in materia soffice1,2, i recenti progressi tecnologici in imaged praticamente matrice di fase (VIPA) spettrometri hanno permesso significativamente più veloce misure (frazioni di secondo) Brillouin con adeguata risoluzione spettrale-(sub-GHz)3,4,5,6,7. In questo protocollo, vi presentiamo la costruzione di uno spettrometro Brillouin diverso, ad alta velocità, alta risoluzione spettrale, accurata basata sulla rilevazione di continuo-fluttui-stimolato--scattering Brillouin (CW-SBS) luce da non-torbido e torbido campioni in una geometria quasi back scattering.
Nella spettroscopia CW-SBS, continuo-fluttui (CW) pompa e sonda laser, leggermente depotenziato in frequenza, si sovrappongono in un campione di stimolare le onde acustiche. Quando la differenza di frequenza tra la pompa e sonda le travi corrisponde una specifica risonanza acustica del materiale, amplificazione o si del segnale sonda sono fornito dal stimolato Brillouin guadagno o perdita di processi (SBG/SBL), rispettivamente; in caso contrario, nessuna amplificazione di SBS (de) si verifica8,9,10,11. Così, uno spettro di SBG (SBL) può essere acquisita da scansione la differenza di frequenza tra i laser attraverso le risonanze di Brillouin materiale e rilevare l'incremento (riduzione), o utile (perdita), dell'intensità di sonda a causa di SBS. A differenza di scattering Brillouin spontaneo, sfondo di scattering elastico è intrinsecamente assente in SBS, abilitazione eccellente contrasto di Brillouin in campioni sia torbidi e non torbida senza necessità di Rayleigh rifiuto filtri come richiesto in VIPA spettrometri10,11,13.
I principali elementi costitutivi di uno spettrometro di CW-SBS sono i laser di pompa e sonda e il rilevatore di guadagno/perdita di Brillouin stimolato. Per la spettroscopia ad alta risoluzione spettrale, alta velocità CW-SBS, i laser devono essere singola frequenza (&#60; 10 MHz linewidth) con accordabilità sufficientemente ampia lunghezza d'onda (20-30 GHz) e frequenza di scansione (&#62; 200 GHz/s), stabilità di frequenza a lungo termine (&#60; 50 MHz/h) e il rumore di bassa intensità. Inoltre, linearmente polarizzato e limitata diffrazione laser travi con poteri di poche centinaia (decine) di mW sul campione sono richieste per il fascio di pompa (sonda). Infine, il rilevatore di guadagno/perdita di Brillouin stimolato dovrebbe essere progettato per rilevare in modo affidabile debole stimolata con le versioni precedenti livelli Brillouin guadagno/perdita (SBG/SBL) (10-5 - 10-6) in materia soffice. Per soddisfare queste esigenze, abbiamo selezionato il laser a diodi feedback distribuito (DFB) accoppiato al mantenimento di polarizzazione fibre insieme a un rilevatore di guadagno/perdita Brillouin stimolato combinando un ultra-a banda stretta atomic vapor filtro notch e un'ad alta frequenza singolo-modulazione di lock-in amplificatore come illustrato nella Figura 1. Questo schema di rilevamento raddoppia l'intensità del segnale SBG riducendo in modo significativo il rumore dell'intensità della sonda, dove il segnale desiderato SBG è incorporato11. Si noti che il ruolo del vapore atomico tacca-filtro utilizzato nel nostro spettrometro SBS è di ridurre in modo significativo la rilevazione di riflessioni indesiderate randagi pompa piuttosto che diminuire lo sfondo di scattering elastico come spettrometri VIPA che rilevano sia spontaneo Rayleigh e Brillouin luce sparsa. Utilizzando il protocollo descritto di seguito, uno spettrometro di CW-SBS può essere costruito con la capacità di acquisire spettri di trasmissione dei fantasmi di acqua e tessuto con livelli SBG à partir de 10-6 a &#60; Precisione di misura 35 MHz Brillouin-MAIUSC e entro 100 ms o meno.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/55527/55527fig1.jpg"> 
Figura 1: continuo-fluttui Stimulated Brillouin Scattering (CW-SBS) spettrometro. Due continuo-fluttui pompa e sonda laser a diodi (DL), frequenza detuned intorno il turno di Brillouin del campione, sono accoppiati in fibre monomodali di mantenimento di polarizzazione con collimatori C1 e C2, rispettivamente. La differenza di frequenza della pompa-sonda è misurata rilevando la frequenza di battimento tra travi pelati dalla pompa e sonda laser utilizzando un set di divisori di fibra (FS), una cellula fotoelettrica veloce (FPD) e un contatore di frequenza (FC). Il fascio sonda S-polarizzata (rosso chiaro), espanso utilizzando un kepleriano beam expander (L1 ed L2), è giusto circolarmente polarizzata da una piastra a quarto d'onda (λ14) e focalizzato sul campione (S) da una lente acromatica (L.3). Per l'interazione effettiva di SBS e isolamento ottico, il fascio di pompa (profondo rosso), espanso utilizzando un espansore del fascio kepleriano (L5 e L6), è in primo luogo utilizzando una piastra di mezza onda λ24 P-polarizzato), poi trasmesso attraverso una polarizzazione beam splitter (PBS), è infine sinistra circolarmente polarizzata da una piastra a quarto d'onda (λ24) e focalizzato sul campione con una lente acromatica (L4; L3). Si noti che la pompa e sonda le travi quasi Counter-propagano nel campione e che un polarizzatore orientato su S (P) è stato usato per impedire l'ingresso della sonda il fascio di pompa P-polarizzato (uscendo λ14) laser. Per il rilevamento di lock-in, il fascio di pompa è modulato sinusoidalmente a fm con un modulatore acusto-ottico (AOM). Il segnale SBG, manifestato come la variazione dell'intensità di frequenza fm (vedi riquadro), è demodulato conun lock-in amplifier (LIA) dopo il rilevamento di un fotodiodo di grande superficie (PD). Per eliminazione significativa delle riflessioni di randagi pompa a fotodiodo, una banda stretta filtro Bragg (BF) e un filtro notch atomico (85RB) intorno alla lunghezza d'onda di pompa sono utilizzati insieme ad con un iride luce di blocco (I). Dati viene registrati da una scheda di acquisizione dati (DAQ) collegata ad un personal computer (PC) per ulteriori analisi dello spettro di Brillouin. Tutti gli specchi piegantesi (M1- M6) vengono utilizzati per montare lo spettrometro su di una breadboard ' × 24' 18 che è montato verticalmente sul tavolo ottico per facilitare il posizionamento dei campioni acquosi. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55527/55527fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Testa laser a diodi sonda e controller</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST DL-100-DFB</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Pompa laser a diodi amplificati e controller</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST TA-pro-DFB</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>dock in fibra FC/APC</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberDock&nbsp;</td><td>Quantità: 3</td></tr><tr><td>Polarizzazione monomodale ad alta potenza che mantiene il patchcord in fibra FC/APC</td><td>Toptica Photonics</td><td>OE-000796</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>collimazione in fibra FC/APC con ottica di collimazione regolabile Toptica</td><td>Photonics</td><td>FiberOut</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>collimatore fisso in fibra FC/APC</td><td>OZ Optics</td><td>HPUCO-33A-780-P-6.1-AS</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>splitter in fibra con mantenimento della polarizzazione monomodale 33:67</td><td>OZ Optics</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Splitter in fibra con mantenimento della polarizzazione monomodale 50:50</td><td>OZ Optics</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>f=25 mm, &Oslash; Doppietto acromatico da 1/2", montaggio filettato SM05, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC127-025-B-ML</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>f=30 mm, &Oslash; Doppietto acromatico da 1", montaggio filettato SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-30-B-ML</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>f=50 mm, &Oslash; Doppietto acromatico da 1", montaggio filettato SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-50-B-ML</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>f=100 mm, &Oslash; Doppietto acromatico da 1", montaggio filettato SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-100-B-ML</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>f=200 mm, &Oslash; Doppietto acromatico da 1", montaggio filettato SM1, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-200-B-ML</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Specchio dielettrico a banda larga da 1/2", 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB05-E03</td><td>Quantità: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; Specchio dielettrico a banda larga da 1", 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB1-E03</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>Cubo beamsplitter polarizzatore da 1", 780 nm</td><td>Thorlabs</td><td> PBS25-780</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Polarizzatore lineare da 1" con finestre protettive N-BK7, 600-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> LPNIRE100-B</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Interferometro a taglio con piastra di taglio del diametro del fascio di 1-3 mm</td><td>Thorlabs</td><td>SI035</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Montatura ottica cinematica di bloccaggio a 6 assi</td><td>Thorlabs</td><td> K6XS</td><td>Quantità: 4</td></tr><tr><td>Piattaforma compatta a cinque assi</td><td>Thorlabs</td><td> PY005</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Adattatore per montaggio su piedistallo per piattaforma a 5 assi</td><td>Thorlabs</td><td> PY005A2</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Polaris a bassa deriva &Oslash; 1/2" montatura per specchio cinematico, 3 regolatori</td><td>Thorlabs</td><td> POLARIS-K05</td><td>Quantità: 4</td></tr><tr><td>Montatura per lente per &Oslash; Ottica 1"</td><td>Thorlabs</td><td> LMR1</td><td>Quantità: 5</td></tr><tr><td>Adattatore con filettature SM1 esterne e filettature SM05 interne, spessore 0,40"</td><td>Thorlabs</td><td> SM1A6T</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Supporto di rotazione per &Oslash; Ottica da 1"</td><td>Thorlabs</td><td> RSP1</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>Montaggio a prisma cinematico da 1"</td><td>Thorlabs</td><td> KM100PM</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Diaframma a iride SM1 graduato attivato ad anello</td><td>Thorlabs</td><td> SM1D12C</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Diaframma a iride montato su palo, & Oslash; Apertura massima 12,0 mm</td><td>Thorlabs</td><td>ID12</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>1/2" stadio di traslazione con micrometro standard</td><td>Thorlabs</td><td>MT1</td><td>Quantità: 3</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" Piedistallo pilastro, 8-32 rubinetti, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1P8E</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" Piedistallo pilastro, 8-32 rubinetti, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1.5P8E</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" Piedistallo pilastro, 8-32 rubinetti, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2P8E</td><td>Quantità: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" Piedistallo pilastro, 8-32 rubinetti, L = 2.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2.5P8E</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" Piedistallo montante, 8-32 rubinetti, L = 3"</td><td>Thorlabs</td><td>RS3P8E</td><td>Quantità: 4</td></tr><tr><td>Forca di serraggio corta</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>Quantità: 12</td></tr><tr><td>Base di montaggio</td><td>Thorlabs</td><td>BA1S</td><td>Quantità: 8</td></tr><tr><td>Morsetto a V grande con braccio di serraggio PM4, 2,5" lungo,</td><td>Imperial Thorlabs</td><td>VC3C</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Portapalo da 1/2", vite a testa zigrinata a molla con bloccaggio esagonale, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>PH1</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Portapalo da 1/2", vite a testa zigrinata con bloccaggio esagonale a molla, L = 1,5"</td><td>Thorlabs</td><td>PH1.5</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Portapalo da 1/2", vite a testa zigrinata a molla con bloccaggio esagonale, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>PH2</td><td>Quantità: 6</td></tr><tr><td>&Oslash; Perno ottico da 1/2", SS, vite di fermo 8-32, maschio da 1/4"-20, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>TR1</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Perno ottico da 1/2", SS, vite di fermo 8-32, rubinetto da 1/4"-20, L = 1,5"</td><td>Thorlabs</td><td>TR1.5</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Perno ottico da 1/2", SS, vite di fermo 8-32, rubinetto da 1/4"-20, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>TR2</td><td>Quantità: 6</td></tr><tr><td>breadboard in alluminio 18" x 24" x 1/2", 1/4"-20 rubinetti</td><td>Thorlabs</td><td>MB1824</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>staffa verticale da 12" per breadboard, 1/4"-20 fori, 1 pezzo</td><td>Thorlabs</td><td>VB01</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>fotodiodo Si, 40 ns Tempo di salita, 400 - 1100 nm, area attiva 10 mm x 10 mm</td><td>Thorlabs</td><td> FDS1010</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>piastra d'onda, ordine zero, 1/4 d'onda 780nm</td><td>Ottica a torre</td><td>Z-17.5-A-.250-B-780</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>piastre d'onda, ordine zero, 1/2 onda 780nm</td><td>Ottica a torre</td><td>Z-17.5-A-.500-B-780</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>fotorivelatore ad altissima velocità accoppiato a fibra</td><td>Newport</td><td>1434</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Gimbal montatura ottica per miror</td><td>Newport</td><td>U100-G2H ULTIMA</td><td>Quantità: 3</td></tr><tr><td>stadi lineari con corsa di 25 mm</td><td>Newport</td><td>&nbsp; M-423&nbsp;</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Micrometro differenziale bloccabile, 25 mm grosso, 0,2 mm fine, 11 lb. carico</td><td>Newport</td><td>&nbsp; DM-25L</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Stadio lineare con motore XYZ</td><td>Strumentazione scientifica applicata</td><td>LS-50</td><td>Quantità: Controller a 3</td></tr><tr><td>stadi</td><td>Strumentazione scientifica applicata</td><td>MS-2000</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Porta campione</td><td>Fatto in casa</td> Quantità <td>personalizzata</td><td>: 1</td></tr><tr><td>Rubidio 85 Cella di spettroscopia di silice fusa con finestre piatte rivestite in AR, lunghezza 150 mm, diametro 25 mm</td><td>Fotonica Tecnologie</td><td>SC-RB85-25x150-Q-AR</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Pad termicamente conduttivo 300 mm x 300 mm</td><td>BERGQUIST</td><td>Q3AC 300MMX300MM FOGLIO</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Nastro termico 0,15 mm x 2,5&nbsp; mm x 5 m, 4,29&nbsp; W/m</td><td>KANTHAL</td><td>8908271</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Nastro in politetrafluoroetilene 1/2'' x 12 m</td><td>Nastro in teflon</td><td>R.G.D</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Filtro passa-banda a griglia riflettente di Bragg</td><td>OptiGrate</td><td>SPC-780</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Modulatore ottico ad alta frequenza</td><td>Gooch and Housego</td><td>15210</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Modulatore ottico Aousto Driver RF, frequenza: 210 MHz&nbsp;</td><td>Gooch and Housego</td><td>MHP210-1ADS2-A1</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>amplificatore lock-in ad alta frequenza&nbsp;</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR844</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Contatore di frequenza</td><td>Matrice di fase</td><td>EIP 578B</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Generatore di funzioni arbitrarie Tektronix</td><td></td><td>AFG2021</td><td>Quantità: 2</td></tr><tr><td>Modulo di acquisizione dati (DAQ)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6212 BNC</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Software di acquisizione dati (DAQ)</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2014</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Alimentatore CC regolato&nbsp; doppio 0-30V 5A</td><td>MEILI</td><td>MCH-305D-ii</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Termocoppia</td><td>MRC</td><td>TP-01</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Termometro</td><td>MRC</td><td>TM-5007</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Filtro passa-basso coassiale DC-1.9 MHz</td><td>Mini Circuits</td><td>BLP-1.9+</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>20% emulsione lipidica</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I141-100ml</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>vetro di copertura rotondo da 25 mm di diametro spesso: 1 #</td><td>Menzel Glaser</td><td>150285</td><td>Quantità: 1</td></tr><tr><td>Software computazionale</td><td>MathWorks</td><td>MATLAB 2015a</td><td></td></tr></tbody></table>

ad alta velocità continuo-fluttui stimolato brillouin scattering spettrometro per analisi materiali

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Ultimi anni hanno visto un significativo aumento nell'uso di spettrometri di Brillouin spontanei per l'analisi senza contatto della materia soffice, come soluzioni acquose e biomateriali, con tempi di acquisizione veloce. Qui, discutiamo l'assemblaggio e funzionamento di uno spettrometro di Brillouin che utilizza stimolato di Brillouin scattering (SBS) per misurare spettri di guadagno (SBG) Brillouin stimolati di acqua e lipidi emulsione del tessuto-come i campioni in modalità di trasmissione con &lt; 10 MHz risoluzione spettrale e &lt; 35 Precisione di misura di Brillouin-turno MHz a &lt; 100 ms lo spettrometro è costituito da due quasi contro-propagazione di continuo-fluttui laser a narrow-linewidth (CW) 780 nm cui detuning frequenza viene analizzato attraverso la materiale shift di Brillouin. Utilizzando un filtro notch di vapore caldo di rubidio-85 ultra-a banda stretta e phase-sensitive detector, il rapporto segnale-a-rumore del segnale SBG è notevolmente migliorato rispetto a quella ottenuta con gli spettrometri CW-SBS esistenti. Questo miglioramento consente la misurazione di spettri SBG con fino a 100 volte più veloce acquisizione volte, facilitando in tal modo ad alta risoluzione spettrale e alta precisione Brillouin analisi di materiali morbidi ad alta velocità.

Figure 2b e 3b visualizzare gli spettri di punto SBG tipico di acqua distillata e tessuto lipidico-emulsione fantasma campioni (con 2,25 eventi di scattering e un coefficiente di attenuazione di 45 cm-1) misurati all'interno di 10 ms e 100 ms, rispettivamente. Per confronto, abbiamo misurato gli spettri SBG in 10 s come indicato nelle figure 2a e 3a. In queste misure, la cella di vapore di rubidio-85 è stata ri...

Descriviamo la costruzione di una rapida spettrometro di continuo-fluttui-stimolato--scattering Brillouin (CW-SBS). Lo spettrometro impiega singola frequenza laser a diodi e un filtro notch-vapor atomico di acquisire spettri di trasmissione dei campioni torbidi/non-torbido con alta risoluzione spettrale a velocità fino a 100 volte più velocemente rispetto a quelli di spettrometri CW-SBS esistenti. Questo miglioramento consente analisi materiale Brillouin ad alta velocità.

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

L'obiettivo di questo esperimento è quello di costruire e far funzionare uno spettrometro di scattering di Brillouin stimolato ad onda continua per acquisire spettri di Brillouin stimolati dalla trasmissione di campioni torbidi e non torbidi con alta risoluzione e velocità spettrale. Questo metodo può far progredire l'uso della spettroscopia e dell'imaging di Brillouin per studiare la meccanica di biomateriali come cellule e tessuti. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può fornire una rapida acquisizione degli spettri di Brillouin di materia torbida e non torbida.Per iniziare l'esperimento, verificare che i componenti dello spettrometro CW-SBS siano montati saldamente su una scheda ottica. Verificare che il software di acquisizione dati personalizzato riceva i dati dal contatore di frequenza a microonde, dall'amplificatore di blocco, dai controller laser della pompa e della sonda e dal generatore di funzioni. Quindi riempire con acqua distillata una camera di campionamento composta da due vetrini di vetro da 25 millimetri di diametro e 0,17 millimetri di spessore e nastro in politetrafluoroetilene di 500 micrometri di spessore.Montare un portacamera su uno stadio di tra

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Discutiamo la costruzione e gestione di un complesso sistema ottico non lineare che utilizza ultraveloci tutto-ottici di commutazione per isolare Raman da segnali di fluorescenza. Utilizzando questo sistema siamo in grado di separare con successo segnali Raman e di fluorescenza utilizzando le energie del polso e medie potenze che rimangono biologicamente sicuri.

Rifiuto di fluorescenza di fondo in risonanza e spontanea microspettroscopia Raman

L'uso di guide d'onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità è stato ampiamente adottato dalla comunità fotonica in molte applicazioni differenti. Pertanto fabbricazione e caratterizzazione di questi dispositivi sono di grande interesse. Il presente documento delinea la nostra tecnica di fabbricazione e di due metodi di caratterizzazione ottica, vale a dire: diffusione interferometrica (guide d'onda) e risonante (cavità).

Fabbricazione e caratterizzazione di guide d&#39;onda fotoniche di cristallo di luce lenta e cavità

Qui vi presentiamo un protocollo per costruire un rapido spettrometro Brillouin. Cascading matrice di fase praticamente ripreso (VIPA) etalon raggiungere una velocità di misura più di 1.000 volte più veloce di scansione tradizionale Fabry-Perot spettrometri. Questo miglioramento fornisce i mezzi per l'analisi Brillouin del tessuto e biomateriali a bassi livelli di potenza in vivo.

Alta velocità sub-GHz spettrometro per l&#39;analisi di Brillouin Scattering

Presentiamo un protocollo per l'applicazione della spettroscopia di diffusione della luce Brillouin alle fibre di collagene di tipo I purificate con elastina e tripsina della matrice extracellulare per estrarre le loro proprietà elastiche complete.

Preparazione della matrice extracellulare fibre proteiche per Brillouin Spettroscopia

Questo protocollo descrive l'analisi del lampeggiante superficie-enhanced Raman scattering dovuto il cammino casuale di una singola molecola su una superficie d'argento utilizzando leggi di potenza.

Osservazione e analisi del lampeggiante superficie-enhanced Raman Scattering

In questo manoscritto, viene descritta l'implementazione di un microscopio stimolato Raman scattering (SRS), ottenuto dall'integrazione di un set-up sperimentale SRS con un microscopio a scansione laser. Il microscopio SRS si basa su due sorgenti laser femtosecondo (fs), un Ti-Sapphire (Ti:Sa) e un oscillatore parametrico ottico sincronizzato (OPO).

Implementazione di un microscopio non lineare basato sullo scattering Raman stimolato

Questo documento confronta direttamente la risoluzione, la sensibilità e i contrasti di imaging dello scattering Raman stimolato (SRS) e dello scattering Raman anti-Stokes coerente (CARS) integrati nella stessa piattaforma del microscopio. I risultati mostrano che CARS ha una migliore risoluzione spaziale, SRS offre migliori contrasti e risoluzione spettrale ed entrambi i metodi hanno una sensibilità simile.

Confronto diretto tra lo scattering Raman stimolato iperspettrale e la microscopia a dispersione raman coerente anti-Stokes per l'imaging chimico

Presentiamo un protocollo per acquisire immagini chimiche con microscopia a diffusione Raman stimolata a banda larga (SRS). Basato su un microscopio SRS che opera con rilevamento differenziale multicanale-lock-in, il protocollo descrive la preparazione del campione, la regolazione dell'apparato SRS e la chemiometria per districare diversi costituenti di campioni chimicamente eterogenei.

Imaging chimico multiplex basato sulla microscopia a dispersione Raman stimolata a banda larga

Questo articolo descrive un protocollo per la caratterizzazione meccanica degli sferoidi viventi all'interno di una matrice 3D utilizzando la microspettroscopia di Brillouin. Questo metodo completamente ottico consente la visualizzazione degli sferoidi con risoluzione in scala microscopica e proprietà meccaniche quantitative. Questo approccio ha implicazioni per il fenotiping meccanico; ad esempio, determinare stati patologici degli sferoidi tumorali all'interno di un microambiente 3D.

Mappatura meccanica degli sferoidi tramite spettroscopia di Brillouin

Presentiamo un metodo non distruttivo per il campionamento variazione spaziale nella direzione della luce diffusa da materiali di struttura complessa. Mantenendo intatto il materiale, noi preserviamo comportamento dispersione lordo scala, mentre contemporaneamente l'acquisizione contributi direzionali a scala fine con l'imaging ad alta risoluzione. I risultati sono visualizzati in software alle posizioni e scale biologicamente rilevanti.

Misurare spazialmente e Directionally-variante Light Scattering da materiale biologico

Impara a costruire uno spettrometro CW-SBS per l'analisi rapida di campioni torbidi e non torbidi con alta risoluzione spettrale. Questo metodo avanzato accelera fino a 100 volte l'acquisizione dei dati per lo studio di biomateriali.

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

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