Nanodetectionのリファレンス干渉計の実装

この手順の全体的な目標は、ウィスパリングギャラリーモードセンシングを使用して、数十ナノメートルのオーダーの直径の粒子を検出し、超高品質の係数を実現する参照干渉計を作成することです。ささやくギャラリーモード、微小共振器、共鳴光子が何十万回もその中を循環します。これにより、粒子がマイクロキャビティに着地すると、光学特性が著しく変化します。

後方散乱が十分に強く、キャビティ損失が十分に低い場合、実験的にパラスプリットモードが現れます。これにより、周波数分裂の効果が生じ、粒子の吸収が発生します。その後、周波数シフトが行われます。

この参照干渉計技術の主な利点は、走査電圧を見て共振器の共振周波数を追跡するシステムなど、既存のシステムよりも、レーザーノイズを抑制し、信号を全量でブーストできることです。今、これに加えて、構築が容易で、費用対効果が高い、この方法は、広範囲のエリアモーターキャプティブの特性を研究したり利用したり、インフルエンザ、ウイルスのような単一分子の肋骨検出に特に適しています。基準干渉計の組み立てを開始するには、600〜800ナノメートルのシングルモード光ファイバーを3DB指向性カプラーの入力に向けてください。

このカプラーの出力ファイバーの1つは、光遅延を追加するために、16フィートの長さの一連のループを形成する必要があります。残りの出力ファイバーは偏波コントローラーにクランプする必要があり、後で光伝送の調整に使用されます。これらのファイバーを 2 番目の 3 DB 指向性カプラーの入力ポートに接続した後、フォト ミックス出力信号はバランス型フォト検出器の入力として機能します。

光学部品のこのネットワークは、50%の氷と50%の液体水かき氷が混ざった50%の氷で満たされる発泡スチロールの箱に囲まれたアクリル洗面器にある3段階の棚付けユニットに収納することができます安定性の目的のために角氷よりも好まれます。ただし、光ファイバーの損傷を避けるために、どちらもエンクロージャーに慎重に配置する必要があります。次いで、これをウィスパリングギャラリーモードの微小共振器をプローブすることができる既存の構成に組み込むことが可能である。

まず、プローブブレイザーの出力が最初の3 DB指向性カプラーで受信され、レーザーフィードの100ヘルツのピークツーピークランプ信号を線形にスキャンすることを確認します。その後、バランスフォトディテクタの出力は正弦波になります。次のステップは、正弦波波形のピークトップ電圧を最適化するために、偏波コントローラーを適切に調整することです。

レーザーを連続波出力用に構成するには、波形発生器をDCモードに設定し、前の信号がゼロ付近で変動するように調整します。電気スペクトラムアナライザで信号を監視することにより、最終的に自由スペクトル範囲を決定できます。これは、ゼロ周波数での最大値と最初のヌルとの間の周波数分離を見つけることで実現できます。

ファイバーホルダーを電動トランスレーションステージに固定します。2本の光ファイバーの一端にFC A PCコネクタを追加した後、露出した端のバッファコーティングをファイバーストリッパーで取り除きます。これらをアセトンで洗浄し、続いてイソプロパノールで洗浄します。

次に、端のファセットをリーします。余分な繊維は安全に廃棄してください。次のステップは拡散です。

スプライシング時にこれらの繊維を一緒にスプライスします。新しいファイバーセグメントの左右の境界をファイバーホルダーに固定して、水素ガス出口の近くにあり、光学顕微鏡の対物レンズを通して見えるようにします。水素ガスが放出されると、チャネル圧力が安定し、流量は毎分110ミリリットルになります。

オシロスコープで光検出器の信号を直線的に観察することにより、光透過率を監視しながら水素を点火します。カスタムラボ使用ソフトウェアを使用してファイバーを引っ張ります。ファイバー幅が徐々に減少し、マルチモード干渉により伝送強度が発振し始めることに気付くはずです。

透過強度の変化が止まったら、ファイバーの引っ張りを停止します。これは、テーパーが 1 つのクラッド モードをサポートするのに十分な細さのポイントを示しています。ファイバーホルダーを平行移動ステージから外し、マイクロキャビティをサポートするPAと電気ステージの近くに固定します。

手順のこの部分では、サンプルが異物で汚染されないように、クリーンルームスーツを着用する必要があります。これには、靴カバー、フェイスマスク、保護メガネ、ヘアネット、ラテックス手袋が含まれます。ワークステーションをセットアップしたら、使用しないときは摂氏4度で保存されているはずの半径50ナノメートルのモノ分散聖星型マイクロスフィアを取り出します。

ECCOsリン酸緩衝生理食塩水またはDPBS中のミクロスフェアの10ピコモル溶液を調製したら、マイクロピペットを使用して1ミリリットルの遠心分離チューブに純粋なDPBS溶液を作成します。次に、900マイクロリットルのDPBSをさらに2本のチューブに注入します。異なる混合物には別々のピペットチップを使用する必要があることに注意してください。

DPBSで希釈した1ピコモル溶液と100フェムトモル溶液を調製するには、元の10ピコモル溶液から100マイクロリットルを抽出し、これを900マイクロリットルのDPBSを含むチューブの1つに分配します。短時間ボルテックスし、内容物を混合し、次に1つのピコモル溶液から100マイクロリットルを取り出し、残りの2つについて前のステップを繰り返します。その後、遠心分離機の蓋を開けます。

その中にソリューションを配置し、バランスを取るためにポジションがずらされていることを確認します。蓋を閉め、30分の回転サイクルを開始します 完了したら、蓋を開けて溶液を慎重に取り出します。チューブを乾燥チャンバー内に固定します。

軽くキャップを緩め、チャンバーを排気して混合物を脱気し、乾燥剤を部分的に超音波処理の浴槽に浸し、溶液に超音波を30分間浴びせます。これに続いて、チャンバーをバスから取り出します。取り除き、取り除き、取り除き、空気を補充し、溶液を回収します。

遠心分離管のキャップをねじ込むことを忘れないでください。次のステップでは、流体供給システムの構築に焦点を当てます。スタンドが構築されたら、1フィートよりわずかに長いマイクロ流体細管のセグメントを切り取ります。

シリンジの先端を一方の端に挿入し、バレル略奪アセンブリのラーロックフィッティングに接続します。次に、2つのシリンジチップを野生の両端にねじ込みます。これらのシリンジチップの1つをマイクロ流体細管の露出した端に挿入し、スタンドプロップに固定します。

サンプルのすぐ後ろにあるマイクロ流体システムは、こぼれを最小限に抑える必要があります。垂直顕微鏡対物レンズの焦点を合わせ直して、ファイバーテーパーの鮮明な画像を取得します。水平顕微鏡対物レンズについてもこれを繰り返します。

その後、サンプルをナノポジショナーに取り付け、ファイバーテーパーの中心に向かって移動させることができます。この場合、Oシリカミクロスフェアが使用されます。次に、レーザー波長をスキャンして、オシロスコープで適切な共鳴ディップを取得します。

マイクロキャビティの品質係数を評価したら、ファイバーテーパーを構造から慎重に離します。ファイバーのテーパーがマイクロキャビティに十分近い場合、Vander Wallの力によってファイバーが引き寄せられ、互いに接触します。これにより、オーバーカップリングが発生する可能性がありますが、構造を分離することで修正できますもう一度、パステルピペットに水を入れ、マイクロキャビティの後ろに滴を追加して、周囲の誘電体媒体がこの液体になるようにします。

これで、溶液をサンプルに流す準備が整いました。リファレンス干渉計システムのセットアップが完了したので、オシロスコープのトリガー設定を構成し、自家製のソフトウェアを実行してトレースを収集します。その後、緩衝液の共鳴曲線を取得できますが、これはせいぜい次のレコードで周波数分割を示すはずです、ナノ粒子溶液の最低濃度から最高濃度までの回帰曲線

ここでは、バインディング イベントに対応する平均周波数シフトと分割周波数シフトが表示されることを期待する必要があります。トレースデータはMATLABスクリプトを使用して処理でき、この特定の例では、上部のサブプロットの共振構造を干渉計の信号と比較することで品質係数を取得できます。下のサブプロットでは、この特定の分析の品質係数は、バッファー溶液への浸漬で約 2 億です。

さらに、キャリブレーション前のスペクトログラム、キャリブレーション後のスペクトログラム、およびこの手順を通じて参照インフォーマーを構築した後のノイズフロア波形を生成することができます。ここまでで、このさまざまな常駐支援がどのように機能し、それらを独自のシステムにどのように結合するかをよく理解しているはずです。さらに、ウィスパリングエラーモードキャビティを介して自己参照検出を実現する方法を十分に理解している必要があります。