병렬 판 도파관 센서를 사용하여 Terahertz 마이크로 감지

이 프로토콜은 그루브 병렬 플레이트 도파관을 사용하여 테라헤르츠 주파수에서 미세유체 샘플의 굴절률을 측정하고, 먼저 테라헤르츠 범위에서 공진을 나타내기 위해 그루브 도파관을 설계하고 제작합니다. 그런 다음 테라헤르츠 시간 영역 분광 시스템을 사용하여 도파관의 공진 주파수를 측정합니다. 다음으로, 신중하게 측정된 샘플 유체의 양으로 도파관을 채웁니다.

마지막 단계는 채워진 도파관의 공진 주파수를 측정하는 것입니다. 궁극적으로, 비어 있는 도파관과 채워진 도파관에 대한 공진 주파수 간의 차이는 테라헤르츠 주파수 범위에서 샘플의 굴절률을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 개인은 반복 가능한 결과를 얻는 데 필요한 매우 높은 정확도 때문에 어려움을 겪을 것입니다.

Kim reel은 Daniel Middleman's Laboratory의 또 다른 대학원생이고 저는 이제 절차를 시연할 것입니다. 하나 이상의 통합 캐비티 또는 홈이 있는 평행 플레이트 도파관을 설계합니다. 기하학은 함께 제공된 원고에 자세히 설명된 매개변수를 기반으로 하고 이전 출판물도 참조하십시오.

다음은 몇 가지 일반적인 기본 원칙입니다. 홈에 쉽게 접근할 수 있도록 입력 빔에 비해 무한대로 간주될 수 있을 만큼 충분히 넓은 플레이트 크기로 시작합니다. 홈이 플레이트의 거의 전체 너비로 확장되도록 하단 도파판 플레이트를 상판보다 훨씬 넓게 만듭니다.

도파관 전체가 홈과 바닥 플레이트의 구멍이 나사산이 있는 반면 상단의 구멍은 나사산이 없는 정도의 길이가 최소 3배 길이가 되도록 전파 길이를 만듭니다. 홈의 설계는 원하는 공진 주파수, 원하는 선폭 및 다른 요인 중에서 선택한 플레이트 간격에 따라 달라집니다. 참조용으로 매우 좁거나 매우 얕은 홈에 대한 제작 기술의 한계를 고려하는 것이 중요합니다.

또한 홈이 없는 동일한 디자인을 제작합니다. 부서진 현미경의 파편과 같은 유전체 스페이서를 사용하여 플레이트 간격을 유지합니다. 슬라이드 머신은 도파관을 제작합니다.

중요한 것은 플레이트의 가장자리, 특히 입력면에서 무디게 하지 않는 것입니다. 둥근 모서리는 안전상의 이유로 많은 기계 공장에서 표준 관행이지만 입력면의 둥근 모서리는 신호를 왜곡합니다. 서로 수직인 두 개의 평평한 표면이 있는 구조로 조립을 시작합니다.

바닥판을 수평면에 놓고 누릅니다. 수직 표면과 같은 높이입니다. 유전체 스페이서를 나사 구멍에 최대한 가깝게 삽입하십시오.

나사당 2개, 양쪽에 하나씩. 나사가 홈을 막거나 입력면을 넘어 확장되지 않는지 확인하십시오. 신중히. 상판을 수직 표면과 같은 높이로 놓고 아래로 밀어 바닥판과 스페이서에 놓습니다.

이제 두 플레이트를 수직 표면과 같은 높이로 유지합니다. 나사를 삽입하고 교대 패턴으로 점진적으로 나사로 조입니다. 완벽하게 평평한 입력면과 균일한 플레이트 간격에 대해 최종 도파관을 검사합니다.

장치를 구성하여 시작하십시오. 아직 존재하지 않는 경우 공초점 방향으로 rah hertz 빔 경로에 4개의 렌즈를 삽입합니다. 경로의 중간 지점에 촘촘한 초점을 제공하려면 초점에 12mm의 조리개를 배치합니다.

조리개는 도파관을 통하지 않고 전파되는 모든 방사선을 차단할 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 조리개의 크기는 도파관에서 전파되는 빔 크기를 결정합니다. 도파관의 반복 가능한 배치를 보장하기 위해 안전한 홀더를 사용하십시오.

다음으로, 입력 면이 조리개와 접촉하고 도파관 전파 축이 광축과 최대한 가깝게 정렬되도록 조리개 바로 뒤에 도파관을 배치합니다. 여기서 정렬은 임계 반사, 컷오프의 분산 변화, 공진 주파수 및 기타 문제는 도파관의 부적절한 정렬로 인해 발생할 수 있습니다. 이제 주사기 끝이 홈과 정렬되도록 주사기 홀더를 놓습니다.

최상의 결과를 얻으려면 교차 오염을 방지하기 위해 각 재료에 대해 다른 주사기를 사용하십시오. 주사기에 테스트할 액체를 채우고 기포를 제거합니다. 달리기 사이에도 있습니다.

먼저 도파관을 분해해야 하는 청소 절차를 따르십시오. 그런 다음 두 플레이트를 적절한 용매로 철저히 세척하여 실험의 잔여물을 제거합니다. 압축 공기로 불어 건조시키고 앞서 그림과 같이 도파관을 다시 조립합니다.

grod waveguide의 참조 파형으로 시작합니다. 기준 파형은 시간의 장기적인 안정성에 따라 각 실험 세션 동안 몇 시간에 한 번만 필요합니다. 도메인 분광계 신호.

그룹화되지 않은 웨이브 가이드를 제거합니다. 그런 다음 깨끗한 홈이 있는 도파관을 장치에 넣습니다. 비어 있는 그룹화된 도파관에 대한 파형을 가져옵니다.

제거 및 분해 과정은 도파관의 형상에 매우 작은 변화를 초래할 수 있습니다. 이러한 변화는 비어 있는 홈과 채워진 홈의 절대 공진 주파수에 영향을 미치지만 관찰된 이동에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서 각 전체 측정에는 자체의 빈 참조가 필요합니다.

시프트를 계산하려면 도파관을 움직이지 않고 채워진 주사기를 홀더에 끼우십시오. 그루브를 천천히 채우십시오. 거품이나 넘침 없이 채우기가 양호한지 확인하십시오.

다른 파형을 가져옵니다. 시스템에 홈이 두 개 이상 있는 경우 홈을 계속 채우고 원하는 대로 취합니다. 다음 데이터 세트를 수집하기 전에 도파관을 제거하고 청소하십시오.

잘 제작된 도파관의 이 예에서는 홈이 도파관의 전체 길이 또는 너비를 확장하지 않습니다. 병렬 플레이트가 조립되면 도파관 형상은 테라헤르츠 주파수에 대한 굴절률 센서를 구현하는 데 적합합니다. 굴절률을 측정하기 위해 소량의 액체가 필요합니다.

이러한 데이터는 일반적인 주파수 스펙트럼을 보여주며 테트라 데칸 분석에서 얻은 것입니다. 참조 un grooved wave guide에서 얻은 스펙트럼은 검은색으로 표시되며 액체 충전이 없는 grooved wave guide의 측정값은 파란색으로 표시되고 tetra decane 샘플이 있는 grooved wave guide는 빨간색으로 표시됩니다. 그런 다음 empty 및 full grooved wave guide에 대한 진폭 스펙트럼을 제곱하고 기준 파동 가이드의 스펙트럼으로 나누어 동력 전달 스펙트럼을 얻습니다.

empty wave guides와 full wave guides의 공진 기능 사이의 주파수 차이는 굴절률과 관련된 공진 이동입니다. 이 절차를 시도하는 동안 가능한 한 일관성을 유지하고 도파관에서 교차 오염을 최소화하도록 주의해야 한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 테라헤르츠 시간 도메인 분광법을 사용하여 홈이 있는 평행판 도파관의 공진 주파수를 측정하여 미세유체 샘플의 굴절률을 측정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.