Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

이 절차의 전반적인 목표는 Whispering Gallery 모드 감지를 사용하여 수십 나노미터 정도의 직경을 가진 입자를 감지하여 매우 높은 품질 계수를 제공하는 참조 간섭계를 만드는 것입니다. 속삭이는 갤러리 모드, 마이크로 캐비티 및 공명 광자가 그 안에서 수십만 번 순환합니다. 이것은 입자가 마이크로 캐비티에 떨어질 때 광학 특성이 눈에 띄게 변하게 합니다.

후방 산란이 충분히 강하고 캐비티 손실이 충분히 낮으면 파라 분할 모드가 실험적으로 나타납니다. 이것은 주파수 분할 효과를 생성하고 입자 흡수가 발생합니다. 그러면 주파수 이동이 발생합니다.

스캐닝 전압을 관찰하여 캐비티의 공진 주파수를 추적하는 것과 같은 기존 시스템에 비해 이 참조 간섭계 기술의 주요 장점은 레이저 노이즈를 억제할 수 있으므로 모든 크기만큼 신호를 증폭할 수 있다는 것입니다. 이제, 이것 외에 건설하기 쉽고 비용 효과적입니다, 이 방법은 특히 연구 또는 지역 모터 포로의 넓은 범위의 재산을 이용하고 인플루엔자, 바이러스와 같은 단일 분자의 늑골 검출에 적합합니다. 기준 간섭계 조립을 시작하려면 600-800나노미터 단일 모드 광섬유를 3DB 방향성 커플러의 입력으로 향하게 합니다.

이 커플러의 출력 광섬유 중 하나는 광학 지연을 추가하기 위해 16피트 길이의 일련의 루프를 형성해야 합니다. 나머지 출력 광섬유는 편광 컨트롤러에 고정되어야 하며, 이는 나중에 광 전송을 조정하는 데 사용됩니다. 이러한 광섬유를 두 번째 3DB 방향성 커플러의 입력 포트에 연결한 후 광 혼합 출력 신호는 균형 잡힌 광 검출기의 입력 역할을 합니다.

이 광학 구성 요소 네트워크는 스티로폼 상자로 둘러싸인 아크릴 분지에 있는 3단계 선반 유닛에 보관할 수 있으며, 50% 얼음과 50% 액체가 혼합된 빙수로 채워지며 안정성을 위해 얼음 조각보다 빙수보다 선호됩니다. 그러나 광섬유가 손상되지 않도록 둘 다 인클로저에 조심스럽게 배치해야 합니다. 그런 다음 이를 속삭이는 갤러리 모드 마이크로 캐비티를 프로빙할 수 있는 기존 구성 내에 통합할 수 있습니다.

먼저, 프로브 블레이저 출력이 초기 3DB 방향 커플러에서 수신되어 레이저 공급을 선형으로 스캔하여 100 헤르즈 1볼트 피크 투 피크 램프 신호를 선형으로 스캔하는지 확인합니다. 그런 다음 균형 광 검출기의 출력은 사인파가 되어야 합니다. 다음 단계는 정현파 파형의 피크 토프 전압을 최적화하기 위해 편광 컨트롤러를 적절하게 조정하는 것입니다.

연속파 출력을 위해 레이저를 구성하려면 파형 발생기를 DC 모드로 설정하고 이전 신호가 0 주변에서 변동하도록 조정합니다. 전기 스펙트럼 분석기로 신호를 모니터링하면 자유 스펙트럼 범위를 최종적으로 결정할 수 있습니다. 이는 0 주파수에서 최대값과 첫 번째 null 사이의 주파수 분리를 찾아 수행할 수 있습니다.

파이버 홀더를 전동 변환 스테이지에 고정합니다. 두 광섬유의 한쪽 끝에 FC A PC 커넥터를 추가한 후 광섬유 스트리퍼로 노출된 끝단의 버퍼 코팅을 제거합니다. 아세톤과 이소프로판올로 청소하십시오.

그런 다음 끝 패싯을 레아합니다. 여분의 섬유질은 안전하게 폐기하십시오. 다음 단계는 확산입니다.

접합 시 이 섬유를 함께 접합하십시오. 새로운 광섬유 세그먼트의 오른쪽과 왼쪽 경계를 광섬유 홀더에 고정하여 수소 가스 배출구 근처에 있고 광학 현미경 대물렌즈를 통해 볼 수 있도록 합니다. 수소 가스가 방출되면 채널 압력이 안정화되고 유속은 분당 110밀리리터가 됩니다.

오실로스코프에서 광 검출기 신호를 선형으로 확인하여 광 전송을 모니터링하면서 수소를 점화합니다. 맞춤형 실험실 사용 소프트웨어를 사용하여 광섬유를 당깁니다. 파이버 폭이 점차 감소하고 전송된 강도가 다중 모드 간섭으로 인해 진동하기 시작해야 합니다.

전송된 강도가 변하지 않으면 광섬유 당기기를 중지하십시오. 이것은 테이퍼가 단일 클래딩 모드를 지원할 수 있을 만큼 충분히 얇아지는 지점을 표시합니다. 변환 스테이지에서 파이버 홀더를 분리하고 마이크로 캐비티를 지지할 PA 및 전기 스테이지 근처에 고정합니다.

절차의 이 부분에서는 샘플이 이물질로 오염되지 않도록 클린룸 슈트를 착용해야 합니다. 여기에는 신발 커버, 안면 마스크, 보호 안경, 헤어네트 및 라텍스 장갑 한 켤레가 포함됩니다. 워크스테이션을 설정한 후 사용하지 않을 때 섭씨 4도에서 보관해야 하는 50나노미터 반경의 모노 분산 홀리 주연 마이크로스피어를 가져옵니다.

ECCO의 인산염 완충 식염수 또는 DPBS에 있는 마이크로스피어의 10피코몰라 용액이 준비되면 마이크로피펫을 사용하여 1ml 원심분리기 튜브에 순수한 DPBS 용액을 만듭니다. 다음으로, 900마이크로리터의 DPBS를 두 개의 튜브에 더 주입합니다. 다른 혼합물에 대해 별도의 피펫 팁을 사용해야 한다는 점을 명심하십시오.

DPBS에서 희석된 1피코 몰 용액과 100펨토 몰 용액을 준비하려면 원래 10피코 몰 용액에서 100마이크로리터를 추출하고 900마이크로리터의 DPBS가 들어 있는 튜브 중 하나에 이를 분배합니다. 간단히 와류를 일으키고 내용물을 섞은 다음 1개의 피코 몰 용액에서 100마이크로리터를 제거하고 나머지 2개에 대해 이전 단계를 반복합니다. 그런 다음 원심분리기의 뚜껑을 엽니다.

그 안에 솔루션을 배치하고 균형을 위해 위치가 엇갈리도록 합니다. 뚜껑을 닫고 30분 회전 주기를 시작합니다 완료되면 뚜껑을 열고 용액을 조심스럽게 제거합니다. 건조제 챔버 내에 튜브를 고정합니다.

캡을 가볍게 풀고 챔버를 비워 혼합물의 가스를 제거하고 건조제를 초음파 처리 용액에 부분적으로 담그고 30 분 동안 초음파로 용액을 폭격합니다. 그런 다음 욕조에서 챔버를 제거하십시오. 제거, 제거, 제거, 공기로 다시 채우고 용액을 수집합니다.

원심분리기 튜브의 캡을 닫는 것을 잊지 마십시오. 다음 단계는 유체 전달 시스템을 구축하는 데 중점을 둘 것입니다. 스탠드가 구축되면 1피트보다 약간 더 긴 미세유체 세뇨관 부분을 자릅니다.

한쪽 끝에 주사기 팁을 삽입하고 배럴 약탈 어셈블리의 루어 잠금 장치에 연결합니다. 그런 다음 두 개의 주사기 끝을 야생의 양쪽 끝에 나사로 고정합니다. 이 주사기 팁 중 하나를 미세유체 세뇨관의 노출된 끝에 삽입하고 스탠드 지지대에 고정합니다.

시료 바로 뒤에 있는 미세유체 시스템은 유출을 최소화해야 합니다. 파이버 테이퍼의 선명한 이미지를 얻기 위해 수직 현미경 대물렌즈의 초점을 다시 맞춥니다. 수평 현미경 대물렌즈에 대해 이 작업을 반복합니다.

그런 다음 샘플을 나노 포지셔너에 장착하고 파이버 테이퍼의 중심쪽으로 옮길 수 있습니다. 이 경우 O 실리카 미세구가 사용됩니다. 다음으로, 오실로스코프에서 적절한 공진 딥을 얻기 위해 레이저 파장을 스캔합니다.

마이크로 캐비티의 품질 계수를 평가했으면 파이버 테이퍼를 구조에서 조심스럽게 멀리 옮깁니다. 파이버 테이퍼가 마이크로 캐비티에 충분히 가까우면 Vander Wall의 힘이 이들을 서로 끌어당겨 서로 접촉하도록 합니다. 이것은 커플 링을 과도하게 생성 할 수 있으며, 구조를 분리하여 수정할 수 있습니다 한 번 더 파스텔 피펫에 물을로드하고 마이크로 캐비티 뒤에 방울을 추가하여 주변 유전체 매체가이 액체가되도록합니다.

이제 용액을 샘플로 주입할 준비가 되었습니다. 이제 기준 간섭계 시스템이 설정되었으므로 오실로스코프 트리거 설정을 구성하고 직접 만든 소프트웨어를 실행하여 트레이스를 수집합니다. 그런 다음 버퍼 용액에 대한 공명 곡선을 얻을 수 있으며, 이는 기껏해야 가장 낮은 농도에서 가장 높은 농도로 나노 입자 용액에 대한 주파수 분할 다음 기록, 소진 곡선을 나타내야 합니다.

여기서 바인딩 이벤트에 해당하는 평균 및 분할 빈도 이동을 볼 수 있습니다. 트레이스 데이터는 MATLAB 스크립트의 도움으로 처리할 수 있으며, 이 특정 예에서는 상위 하위 플롯의 공진 구조를 간섭계 신호와 비교하여 품질 계수를 검색할 수 있습니다. 아래쪽 하위 플롯에서 이 특정 실행의 품질 계수는 버퍼 용액에 담그기 위해 약 2억 개입니다.

또한, 캘리브레이션 전 스펙트로그램, 캘리브레이션 후 스펙트로그램 및 노이즈 플로어 파형은 이러한 절차를 통해 참조 인포머를 구성한 후 생성될 수 있다. 지금쯤이면 이러한 다양한 거주자 지원이 어떻게 작동하는지, 그리고 이를 자신의 시스템에 결합하는 방법을 잘 이해했을 것입니다. 게다가, 속삭임 오류 모드 캐비티를 통해 자체 참조 감지를 수행하는 방법을 잘 이해해야 합니다.