소재 분석에 대 한 고속 연속파 자극된 브 릴 루 앵 산란 분 광 계

이 실험의 목표는 연속파 자극 Brillouin 산란 분광계를 구축 및 작동하여 높은 스펙트럼 해상도와 속도로 탁도 및 비탁도 샘플의 투과 자극 Brillouin 스펙트럼을 획득하는 것입니다. 이 방법은 세포 및 조직과 같은 생체 물질의 역학을 조사하기 위해 Brillouin 분광법 및 이미징의 사용을 발전시킬 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 탁한 물질과 비탁도 물질의 Brillouin 스펙트럼을 빠르게 획득할 수 있다는 것입니다.

실험을 시작하려면 CW-SBS 분광기의 구성 요소가 광학 보드에 단단히 장착되었는지 확인하십시오. 맞춤형 데이터 수집 소프트웨어가 마이크로파 주파수 카운터, 락인앰플리파이어, 펌프 및 프로브 레이저 컨트롤러, 함수 발생기에서 데이터를 수신하고 있는지 확인하십시오. 그런 다음 직경 25mm, 0.17mm 두께의 유리 커버 슬립 2개와 500마이크로미터 두께의 폴리테트라플루오로에틸렌 테이프 2개로 만든 샘플 챔버를 증류수로 채웁니다.

챔버 홀더를 3축 전동 변환 스테이지에 장착합니다. 물 s를 확보하십시오.amp챔버 홀더에 있습니다. 샘플을 probe의 공통 초점점으로 변환하고 focusing lens를 펌핑합니다.

그런 다음 펌프 레이저 출력이 250밀리와트 이상이 될 때까지 테이퍼 증폭기 펌프 레이저 컨트롤러의 현재 손잡이를 조정합니다. 락인(lock-in) 증폭기 시간 상수를 1초로, 저역 통과 필터를 옥타브당 24데시벨로, 감도를 1밀리볼트 RMS로 설정합니다. 증폭기 기준과 신호 입력 사이의 위상 편이를 0으로 설정합니다.

채널 1에서 표유 펌프 반사를 모니터링하는 동안 관찰된 반사가 최소가 될 때까지 펌프 레이저 전류를 천천히 조정합니다. 그런 다음 루비듐 증기 전지 가열 어셈블리 전원 공급 장치를 17볼트 DC로 설정하고 루비듐 전지가 섭씨 90도에서 안정화되면 파워 미터를 프로브 레이저 초점 렌즈 앞에 놓습니다. 측정된 전력이 10밀리와트를 넘을 때까지 프로브 레이저 전류를 천천히 조정합니다.

그런 다음 파워 미터를 루비듐 셀 뒤로 이동합니다. 측정된 전력이 최소가 될 때까지 프로브 레이저 온도를 조정합니다. 그런 다음 측정된 전력이 10밀리와트 이상으로 안정화될 때까지 프로브 레이저 전류를 조정합니다.

프로브 레이저 전류를 변경하여 펌프와 프로브 레이저 사이의 주파수 디튜닝을 샘플의 대략 Brillouin shift로 설정합니다. 락인(lock-in) 설정 ampliifier 감도를 100마이크로볼트 RMS로 설정하고 위상 편이를 다시 0으로 설정합니다. 그런 다음 펌프 빔, 접이식 거울, 키네마틱 마운트의 피치 및 요 나사를 조심스럽게 돌리고 시스템의 광축을 따라 펌프 초점 렌즈를 이동하여 펌프 및 프로브 레이저의 교차 효율을 최적화합니다.

프로브 빔을 차단하고 표유 펌프 레이저 반사 수준을 기록하면서 락인(lock-in) 증폭기의 채널 1을 모니터링합니다. 챔버와 샘플에서 펌프 표유 반사를 적절하게 거부하는 것이 중요합니다. 필요한 경우 루비듐 셀 앞에 배치된 홍채를 약간 닫고 펌프와 프로브 레이저 사이의 교차각을 약간 증가시켜 거부 수준을 개선합니다.

프로브 빔의 차단을 해제하고 자극된 Brillouin 이득 신호가 최대 2마이크로볼트 RMS 이상이 되고 표유 펌프 반사가 일정한 최소값이 될 때까지 펌프, 레이저 미러 및 초점 렌즈를 계속 조정합니다. 시스템이 샘플에 맞게 최적화되면 프로빙된 변조 전류 대 펌프-프로브 주파수 디튜닝의 플롯에서 보정 곡선을 생성합니다. 락인(lock-in) 설정 ampliifier 시간 상수를 100마이크로초 이상으로 설정합니다.

레이저 컨트롤러 전류 변조 입력에 연결된 함수 발생기를 채널 1로 설정합니다. 삼각형 파형을 선택하고, 진폭을 150밀리볼트의 피크 대 피크 전압으로 설정하고, 주파수를 50헤르츠로 설정합니다. 데이터 수집 단위 샘플링 속도를 채널당 초당 100, 000개 샘플보다 작거나 같게 설정합니다.

맞춤형 데이터 수집 소프트웨어를 사용하여 SBG 및 프로브 레이저 변조 전류 신호를 최소 10밀리초 동안 기록합니다. 수집된 데이터를 계산 소프트웨어로 가져옵니다. 보정 곡선을 사용하여 측정된 프로브 레이저 변조 전류 값을 펌프-프로브 주파수 디튜닝 값으로 변환합니다.

평균 노이즈 플로어를 뺍니다. SBG 스펙트럼을 생성하기 위해 펌프-프로브 주파수 디튜닝 값에 대해 SBG 측정값을 플로팅합니다. 로렌츠 곡선(Lorentzian curve)으로 진폭, 주파수 위치, 스펙트럼 최고점의 절반 지점에서의 전체 너비를 초기값으로 사용하여 스펙트럼을 피팅합니다.

Brillouin 이동과 최대 주파수 위치에서 선 너비를 각각 로렌츠 피팅의 절반 최대치에서 계산합니다. 반복되는 로렌츠 피팅 스펙트럼의 값을 사용하여 해당 히스토그램을 생성합니다. 증류수 및 지질 에멀젼 조직 팬텀 샘플의 SBG 스펙트럼은 약 8마이크로미터의 공간 분해능으로 이 방법을 사용하여 생성되었습니다.

물 샘플은 10초 및 10밀리초 내에 획득되었으며 지질 샘플은 10초 및 100밀리초 내에 획득되었습니다. 빠르게 획득된 스펙트럼에서 결정된 평균 Brillouin shifts는 물의 경우 5.08기가헤르츠, 조직 팬텀의 경우 5.11기가헤르츠였습니다. 이 값은 10초 동안 기록된 스펙트럼에서 계산된 값 및 문헌 값과 일치했습니다.

각 샘플에 대해 200번의 연속 측정을 수행하고 추정된 Brillouin 이동 분포의 표준 편차를 평가했습니다. 표준 편차는 물과 조직 샘플에 대해 각각 8.5 메가 헤르츠와 33 메가 헤르츠였습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 투과 모드에서 유도된 Brillouin 산 스펙트럼 및 조직과 유사한 샘플을 빠르게 측정하기 위해 유도 Brillouin 산란 분광계를 조립하고 작동하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.