Name: 소재 분석에 대 한 고속 연속파 자극된 브 릴 루 앵 산란 분 광 계 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: 학습하세요 고속 연속파 자극된 브릴루앵 산란 분광계를 이용한 소재 분석 방법을 배우세요. 이 기술은 생물재료의 역학을 연구하는 데 활용되며, 기존 방식보다 최대 100배 빠른 데이터 획득이 가능합니다.

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IR은 아즈 재단 박사 친목 수상에 대 한 감사.

<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>
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<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>
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<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>
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<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>

저자는 공개 없다.

그림 1에 표시 된 시스템, 물 샘플의 배치를 용이 하 게 하는 광학 테이블에 수직으로 거치 될 수 있다 18 "x 24" 브레드보드는에 건설 하도록 설계 되었습니다. 결과적으로, 그것은 강력 하 게 모든 광학 및 기계 요소를 강화 하 고 펌프 및 프로브 광속 선적 및 꺼짐-축 형상에 샘플을 조명 하기 전에 다양 한 요소와 동심 인지 확인 하는 것이 중요.
신호를 얻이 자극된 브 릴 루 앵 관찰에 어려움 그 마스크 물 샘플 (~ 10-6)의 약한 브 릴 루 앵 이득 과도 한 길 잃은 펌프 반사로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 가능한 문제를 해결 하려면 확인 먼저 챔버는 프로브 및 펌프 렌즈 초점의 공동 초점 지점에 위치 (L3 , L4, 각각). 다음, 가까운 약간 아이리스 (I) 루비듐 셀 앞에 배치 하거나 약간 더 처진 펌프 반사의 탐지 제거 펌프 빔 (6)의 접는...

자연 스러운 브 릴 루 앵 분광학에에서 설립 되었습니다, 액체, 등 부드러운 재료의 기계적 분석에 대 한 귀중 한 접근 방식으로 최근 몇 년 동안 진짜 조직, 조직 환영 및 생물 세포1,2, 3,,45,,67. 이 방법에서는, 단일 레이저 조명 샘플 하 고는 inelastically 매체에 자발적인 열 음향 파도에서 흩어져 빛 샘플의 점 탄성 특성에 유용한 정보를 제공 하는 분석기에 의해 수집 됩니다. 자발적인 브 릴 루 앵 스펙트럼 음향 스톡 및 소재의 반대로 스톡 공명 두 브 릴 루 앵 봉우리와 레일리 피크 (탄력적 흩어져 빛) 때문에 조명 레이저 주파수에 포함 되어 있습니다. 브 릴 루 앵 backscattering 형상에 대 한 브 릴 루 앵 주파수 조명 레이저 주파수에서 여러 g h z로 이동 하 고 수백 MHz의 스펙트럼 폭.
최근의 기술 진보에 거의 위상 배열 (VIPA) 몇 군데 동안 Fabry 페로 분석기를 스캐닝의 시스템 소프트 문제1,2자발적인 브 릴 루 앵 스펙트럼을 얻기 위한 선택, 분석기는 적절 한 스펙트럼 해상도 (하위-g h z)3,,45,,67훨씬 빠른 (초) 브 릴 루 앵 측정을 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 계의 다른, 고속, 높은 스펙트럼 분해능, 정확한 브 릴 루 앵 비 탁 하 고 혼 탁 한에서 continuous-wave-자극-브 릴 루 앵-산란 (CW-SBS) 빛의 검출에 따라 건설 소개 거의 다시 산란 기에 샘플입니다.
CW-SBS 분광학, 연속파 (CW) 펌프와 프로브 레이저, 약간 주파수에 detuned 청각 파를 자극 하는 샘플에 겹칩니다. 펌프 및 프로브 광속의 주파수 차이 일치 하는 자료의 특정 음향 공명, 증폭 또는 프로브 신호의 deamplification에 의해 제공 됩니다 자극된 브 릴 루 앵 이득 또는 손실 (SBG/SBL) 프로세스, 각각; 그렇지 않으면, 아무 SBS (de) 증폭8,,910,11을 발생합니다. 따라서, SBG (SBL) 스펙트럼 소재 브 릴 루 앵 공명을 통해 레이저의 주파수 차이 검색 하 고 증가 (감소), 검출에 의해 취득 될 수 있다 또는 이득 (손실), 프로브 강도 SBS 때문에. 달리 자발적인 브 릴 루 앵 산란에서 탄성 산란 배경은 기본적으로 결 석 브 릴 루 앵 대조에 필요한 VIPA로 레일리 거부 필터 없이 탁 하 고 혼 탁 한 비 샘플에서 사용 하는 SBS에서 분석기10,11,13.
CW-SBS 분석기의 주요 구성 요소는 펌프와 프로브 레이저와 자극된 브 릴 루 앵 이득/손실 검출기 있습니다. 높은 스펙트럼 분해능, 고속 CW-SBS 분광학, 레이저 해야 단일 주파수 (&#60; 10 MHz 선 폭) 충분히 넓은 파장 tunability (20-30 g h z)와 스캔 속도 (&#62; 200 g h z/s), 장기 주파수 안정성 (&#60; 50 MHz/h)와 낮은 강도 잡음. 또한, 선형 편광, 회절 제한 레이저 몇 백의 힘을 가진 광선 (수만) 샘플에 mW의 펌프 (프로브) 빔에 대 한 필요는. 마지막으로, 부드러운 문제에 약한 뒤 자극된 브 릴 루 앵 이득/손실 (SBG/SBL) 수준 (10-5 -10-6)를 안정적으로 감지 하 자극된 브 릴 루 앵 이득/손실 검출기를 설계 한다. 이러한 요구에 맞게, 우리는 분산된 피드백 (DFB) 다이오드 레이저 편광을 유지 하기 위해 결합을 선택 울트라-협대역 원자를 결합 하는 자극된 브 릴 루 앵 이득/손실 검출기 함께 섬유 증기 노치 필터 및 높은 주파수 단일 변조 잠금 증폭기 그림 1에서 그림으로. 이 탐지 체계는 원하는 SBG 신호는 포함된11프로브 강도, 노이즈를 크게 줄이면서 SBG 신호 강도 두배로 한다. 우리의 SBS 분석기에 사용 된 원자 증기 노치 필터의 역할은 감소 모두 감지 VIPA 분석기에서 탄성 산란 배경 보다는 크게 원치 않는 길 잃은 펌프 반사의 탐지를 줄이기 위해 note 자발적인 레일리와 브 릴 루 앵 흩어져 빛. 아래 상세한 프로토콜을 사용 하 여, CW-SBS 분석기 건설할 수 있다 SBG 레벨 10-6 에서 낮은 물과 조직 팬텀의 전송 스펙트럼을 취득의 기능 &#60; 35 MHz 브 릴 루 앵 시프트 측정 정밀도 및 100 밀리초 안에.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/55527/55527fig1.jpg"> 
그림 1: 연속파 자극 브 릴 루 앵 산란 (CW-SBS) 분석기. 2 연속파 펌프와 프로브 다이오드 레이저 (DL), 주파수 샘플의 브 릴 루 앵 shift 주위 detuned는 결합 분극-유지 싱글 모드 섬유에 지닌 C1 와 C2, 각각. 펌프-프로브 주파수 차이 섬유 스플리터 (FS), 빠른 매칭 (FPD)와 주파수 카운터 (FC)의 집합을 사용 하 여 펌프와 프로브 레이저에서 벗 겨 서 까 래 사이의 비트 주파수를 감지 하 여 측정 됩니다. S-편광 프로브 빔 (라이트 레드), Keplerian 빔 익 스팬 더 (L1 와 L2)는 바로 원형으로 분기 웨이브 플레이트 (λ1/4)에 의해 편광을 사용 하 여 확장 하 고 achromatic 렌즈 (L3)에 의해 샘플 (S)에 집중. 효과적인 SBS 상호 작용 및 광학 절연을 위해 Keplerian 빔 확장기 (L5 와 L6)를 사용 하 여 확장 펌프 빔 (딥 레드)은 먼저 P-편광 반 파 판 λ2/4를 사용 하 여), 편광을 통해 전송 빔 스플리터 (PBS), 그리고 마지막으로 왼쪽 원형으로 분기 웨이브 플레이트 (λ2/4)에 의해 편광 이며 achromatic 렌즈 (L4, L3와 동일) 샘플에 초점을 맞춘. Note는 펌프 및 프로브 광속 거의 반대 전파 샘플에서 하 고는 S 지향 편광판 (P) 프로브 입력에서 P-편광 펌프 빔 (λ1/4에서 나오는)를 방지 하기 위해 사용 된 레이저. 잠금 검색, 펌프 빔 사인 fm acousto 광학 변조기 (AOM)에서 조절 된다. SBG 신호를 주파수 fm 에서 강도 편차로 각 성 (삽입 참조)와 복조한 잠금 증폭기 (LIA) 큰 영역 포토 다이오드 (PD)에 의해 감지에 따라. 광다이오드에 길 잃은 펌프 반사의 중요 한 제거, 협대역 브래그 필터 (BF)와 펌프 파장 주위 원자 노치 필터 (85RB) 사용 된다 함께 빛 차단 아이리스 (I)와 함께. 데이터는 브 릴 루 앵 스펙트럼의 추가 분석을 위해 데이터 수집 카드 (DAQ) 개인용 컴퓨터 (PC)에 연결 하 여 기록 됩니다. 모든 접이식 거울 (M1-M6) 물 샘플의 배치를 촉진을 위한 광학 테이블에 수직으로 장착 된 18 ' × 24 ' 브레드보드에는 분석기에 맞게 사용 됩니다. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55527/55527fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>프로브 다이오드 레이저 헤드 및 컨트롤러</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST DL-100-DFB</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>펌프 증폭 다이오드 레이저 및 컨트롤러</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST TA-pro-DFB</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>FC/APC 파이버 독</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberDock&nbsp;</td><td>수량 : 3</td></tr><tr><td>고출력 단일 모드 편광 유지 FC/APC 파이버 패치코드</td><td>Toptica Photonics</td><td>OE-000796</td><td>수량:</td></tr><tr><td>조정 가능한 시준 광학 장치를 사용한 1 FC/APC 파이버 시준</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberOut</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>FC/APC 파이버 고정 시준기</td><td>OZ 광학</td><td>HPUCO-33A-780-P-6.1-AS</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>단일 모드 편광 유지 파이버 스플리터 33:67</td><td>OZ Optics</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>단일 모드 편광 유지 섬유 분배기 50:50</td><td>OZ Optics</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>f=25 mm, &Oslash; 1/2" 무채색 이중색, SM05-스레드 마운트, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC127-025-B-ML</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>f=30 mm, &Oslash; 1" 무채색 더블릿, SM1-스레드 마운트, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-30-B-ML</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>f=50 mm, &Oslash; 1" 무채색 이중선, SM1-스레드 마운트, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-50-B-ML</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>f=100 mm, &Oslash; 1" 무채색 이중, SM1-스레드 마운트, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-100-B-ML</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>f=200 mm, &Oslash; 1" 무채색 더블릿, SM1-스레드 마운트, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-200-B-ML</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" 광대역 유전체 미러, 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB05-E03</td><td>수량: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" 광대역 유전체 미러, 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB1-E03</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>1" 편광 빔스플리터 큐브, 780 nm</td><td>Thorlabs</td><td> PBS25-780</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; N-BK7 보호 창이 있는 1" 선형 편광판, 600-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> LPNIRE100-B</td><td>수량:</td></tr><tr><td>1-3 mm 빔 직경의 전단 플레이트가 있는 1개의 전단 간섭계</td><td>Thorlabs</td><td>SI035</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>6축 잠금 kinematic 광학 마운트</td><td>Thorlabs</td><td> K6XS</td><td>수량: 4</td></tr><tr><td>소형 5축 플랫폼</td><td>Thorlabs</td><td> PY005</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>5축 플랫폼</td><td>Thorlabs</td>용 페디스탈 장착 어댑터 <td> PY005A2</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>Polaris 저 드리프트 &Oslash; 1/2" 키네마틱 미러 마운트, 3개의 조절기</td><td>Thorlabs</td><td> POLARIS-K05</td><td>수량: 4</td></tr>개의 <tr><td>렌즈 마운트 &Oslash; 1" 광학</td><td>Thorlabs</td><td> LMR1</td><td>수량:</td></tr><tr><td>외부 SM1 스레드 및 내부 SM05 스레드가 있는 5개의 어댑터, 0.40" 두께</td><td>의 Thorlabs</td><td> SM1A6T</td><td>수량:</td></tr><tr><td>&Oslash를 위한 1개의 회전 마운트; 1" 광학</td><td>Thorlabs</td><td> RSP1</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>1" Kinematic 프리즘 마운트</td><td>Thorlabs</td><td> KM100PM</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>졸업 링 활성화 SM1 아이리스 다이어프램</td><td>Thorlabs</td><td> SM1D12C</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>포스트 마운트 아이리스 다이어프램, &Oslash; 12.0 mm 최대 조리개</td><td>Thorlabs</td><td>ID12</td><td>수량: 표준</td></tr><tr>마이크로미터 <td>Thorlabs</td><td>MT1</td><td>이 있는 2 1/2" 번역 스테이지</td><td>수량: 3</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" 받침대 기둥 포스트, 8-32 탭, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1P8E</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" 받침대 기둥 포스트, 8-32 탭, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1.5P8E</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" 받침대 기둥 포스트, 8-32 탭, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2P8E</td><td>수량: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" 받침대 기둥 포스트, 8-32 탭, L = 2.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2.5P8E</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; 1" 받침대 기둥 포스트, 8-32 탭, L = 3"</td><td>Thorlabs</td><td>RS3P8E</td><td>수량: 4</td></tr><tr><td>짧은 클램핑 포크</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>수량: 12</td></tr><tr><td>마운팅 베이스</td><td>Thorlabs</td><td>BA1S</td><td>수량:</td></tr><tr><td>8 대형 V-클램프와 PM4 클램핑 암, 2.5" 길이, Imperial</td><td>Thorlabs</td><td>VC3C</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>&오슬래시; 1/2" 포스트 홀더, 스프링 로드 육각 잠금 엄지나사, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>PH1</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" 포스트 홀더, 스프링 로드 육각 잠금 엄지나사, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>PH1.5</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" 포스트 홀더, 스프링 로드 육각 잠금 엄지나사, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>PH2</td><td>수량: 6</td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" 광학 포스트, SS, 8-32 세트나사, 1/4"-20 탭, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>TR1</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" 광학 포스트, SS, 8-32 세트나사, 1/4"-20 탭, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>TR1.5</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; 1/2" 광학 포스트, SS, 8-32 고정 나사, 1/4"-20 탭, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>TR2</td><td>수량: 6</td></tr><tr><td>알루미늄 브레드보드 18" x 24" x 1/2", 1/4"-20 탭</td><td>Thorlabs</td><td>MB1824</td><td>수량:</td></tr><tr><td>1 12" 브레드보드용 수직 브래킷, 1/4"-20 구멍, 1</td>개 <td>Thorlabs</td><td>VB01</td><td>수량:</td></tr><tr><td>2 Si 포토다이오드, 40ns 상승 시간, 400 - 1100 nm, 10 mm x 10 mm 활성 영역</td><td>Thorlabs</td><td> FDS1010</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>Waveplate, 0 order, 1/4 wave 780nm</td><td>Tower Optics</td><td>Z-17.5-A-.250-B-780</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>Waveplate, zero order, 1/2 wave 780nm</td><td>Tower Optics</td><td>Z-17.5-A-.500-B-780</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>광섬유 결합 초고속 광검출기</td><td>Newport</td><td>1434</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>짐벌 광학 미러 마운트</td><td>Newport</td><td>U100-G2H ULTIMA</td><td>수량: 25</td></tr><tr><td>mm 여행 범위를 가진 3개의 선형 스테이지</td><td>Newport</td><td>&nbsp; 엠-423&nbsp;</td><td>수량 : 1</td></tr><tr><td>잠금 가능한 차동 마이크로미터, 25 mm 거친, 0.2 mm 미세, 11 lb. 부하</td><td>Newport</td><td>&nbsp; DM-25L</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>XYZ 모터 선형 스테이지</td><td>응용 과학 계측</td><td>LS-50</td><td>수량: 3</td></tr><tr><td>스테이지 컨트롤러</td><td>응용 과학 계측</td><td>MS-2000</td><td>수량:</td></tr><tr><td>1 샘플 홀더</td><td>집에서 만든</td><td>맞춤</td><td>수량:</td></tr><tr><td>1 Rubidium 85 용융 실리카 분광학 셀 평면 AR 코팅 창, 길이 150mm, 직경 25mm</td><td>포토닉스 Technologies</td><td>SC-RB85-25x150-Q-AR</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>열전도 패드 300 mm x 300 mm</td><td>BERGQUIST</td><td>Q3AC 300MMX300MM SHEET</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>히트 테이프 0.15 mm x 2.5&nbsp; mm x 5 m, 4.29&nbsp; W/m</td><td>KANTHAL</td><td>8908271</td><td>수량:</td></tr><tr><td>1 폴리테트라플루오로에틸렌 테이프 1/2'' x 12 m</td><td>테플론 테이프</td><td>R.G.D</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>반사 브래그 격자 대역통과 필터</td><td>OptiGrate</td><td>SPC-780</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>고주파 aousto 광 변조기</td><td>Gooch 및 Housego</td><td>15210</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>Aousto 광 변조기 RF 드라이버, 주파수: 210MHz&nbsp;</td><td>Gooch and Housego</td><td>MHP210-1ADS2-A1</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>고주파수 록인 증폭기&nbsp;</td><td>스탠포드 리서치 시스템</td><td>SR844</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>주파수 카운터</td><td>위상 매트릭스</td><td>EIP 578B</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>임의 함수 생성기</td><td>Tektronix</td><td>AFG2021</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>데이터 수집 (DAQ) 모듈</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6212 BNC</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>데이터 수집 (DAQ) 소프트웨어&nbsp;</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2014</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>조정된 DC 전원 공급 장치&nbsp; 듀얼 0-30V 5A</td><td>MEILI</td><td>MCH-305D-ii</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>열전대</td><td>MRC</td><td>TP-01</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>온도계</td><td>MRC</td><td>TM-5007</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>동축 저역 통과 필터 DC-1.9 MHz</td><td>미니 회로</td><td>BLP-1.9+</td><td>수량: 1</td></tr><tr><td>20% 지질 에멀젼</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I141-100ml</td><td>수량: 1</td></tr>개의 <tr><td>라운드 25mm 직경 커버 유리 두께:1 #</td><td>Menzel Glaser</td><td>150285</td><td>수량: 1</td></tr>개의 <tr><td>컴퓨터 소프트웨어&nbsp;</td><td>매스웍스</td><td>MATLAB 2015a</td><td></td></tr></tbody></table>

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

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

최근 몇 년 동안 수성 솔루션 및 바이오 소재, 빠른 수집 시간 같은 부드러운 물질의 비 접촉 분석에 대 한 자발적인 브 릴 루 앵 분석기를 사용 하 여 중요 한 증가 목격 했다. 여기, 우리는 어셈블리를 토론 하 고 사용 하는 브 릴 루 앵 분석기의 작동으로 브 릴 루 앵 산란 (SBS) 물과 지질 유제-기반 조직 같은 샘플 전송 모드에서의 유도 브 릴 루 앵 이득 (SBG) 스펙트럼을 측정 하 자극 &lt; 10 MHz 스펙트럼 분해능 및 &lt; 35 MHz 브 릴 루 앵 시프트 측정 정밀도 &lt;는 분석기 거의 반대 전파 780에서 연속파 (CW) 좁은 선 폭 레이저 2의 구성 100 양 nm 누구의 주파수 튠을 통해 검사는 소재 브 릴 루 앵 시프트입니다. 울트라-협대역 뜨거운 루비듐-85 증기 노치 필터와 위상에 민감한 검출기를 사용 하 여는 신호--노이즈-비율에 SBG 신호는 크게 향상 된 기존 CW-SBS 분석기로 얻은 것에 비해. 이 개선에는 시간, 그로 인하여 빠른 속도로 부드러운 소재의 높은 스펙트럼 분해능 및 높은-정밀 브 릴 루 앵 분석을 용이 하 게 최대 100 빠른 수집 SBG 스펙트럼의 측정 수 있습니다.

그림 2b 와 3b 증류수 조직과 지질 에멀젼 각각 10 ms 및 100 ms 이내 (2.25 산란 이벤트와 45 cm-1에의 한 감쇠 계수) 팬텀 샘플 측정의 일반적인 포인트 SBG 스펙트럼 표시 합니다. 비교를 위해, 우리는 10에서 SBG 스펙트럼 측정 그림 2a 에 3a와 같이 s. 이러한 측정에 루비듐-85 증기 셀 ~ 104 길 잃은 펌프 반사를 약하게 하 고 전송에 대 한 90 ° C에가 열 되었다 &#62; 프로브 빛;의 95% h11에 대 한 안정적인 유지 했다 수준. 또한, 여기에 정의 하는 공간 해상도 SBS의 절반 최대에 측면 전각으로는 초점에서 감지 하는 강도 약 8 µ m10이기 위하여 견적 되었다. 브 릴 루 앵 이동 평균 ...

우리는 빠른 continuous-wave-자극-브 릴 루 앵-산란 (CW-SBS) 분석기의 건설을 설명합니다. 분석기는 단일 주파수 다이오드 레이저를 사용 하 여 및 높은 스펙트럼-해상도 탁/비-혼 탁 한 샘플의 전송 스펙트럼을 얻으려고 원자 증기 노치 필터 속도 최대 약 기존 CW-SBS 분석기의 그들 보다는 빨리. 이 개선 고속 브 릴 루 앵 소재 분석을 수 있습니다.

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

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.

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연구

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Engineering

공학

우리는 형광 신호에서 래맨 격리 ultrafast 모든 광학 스위​​칭을 사용하는 복잡한 비선형 광학 시스템의 건설과 운영을 논의. 이 시스템을 사용하여 우리는 성공적으로 펄스 에너지와 생물학적으로 안전 유지에 관한 능력을 활용 래맨 및 형광 신호를 분리 수 있습니다.

공명과 자연 래맨 Microspectroscopy에 형광 배경 거부

광자 크리스탈 느린 빛 waveguides와 충치의 사용하는 것은 널리 많은 서로 다른 응용 프로그램에서 포토닉스 커뮤니티에 의해 채택되었습니다. 이러한 장치의 따라서 제조 및 특성 좋은 관심입니다. 간섭 (waveguides)와 공진 산란 (충치) :이 논문은 즉 우리의 제조 기술과 두 광 특성화 방법을 설명합니다.

광자 크리스탈 느린 경 Waveguides 그리고 안의 공간의 제조 및 특성

여기에서 우리는 빠른 브릴 루앙 분광계를 구축 할 수있는 프로토콜을 제시한다. 실제로 묘화 위상 어레이 계단식 (VIPA) 탈론 이상 1,000 배 빠른 전통적인 주사 패브리 페롯보다 분광계 측정 속도를 달성한다. 이러한 개선은 생체 내에서 낮은 전력 레벨에서 조직 및 생체 재료의 브릴 리언 분석하는 수단을 제공한다.

브릴 루앙 산란 분석을위한 고속 서브 GHz의 분광계

우리는 세포외 기질의 엘라스틴 및 트립신 정제 I형 콜라겐 섬유에 Brillouin 광 산란 분광법을 적용하여 완전한 탄성 특성을 추출하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

브릴 루앙 분광학에 대한 세포 외 기질 단백질 섬유의 제조

표면 강화 라만 점멸의 분석이이 프로토콜에 설명 합니다 전원 법을 사용 하 여 실버 표면에 단일 분자의 랜덤 워크 인 비 산.

관찰 및 깜박이 표면 강화 된 라만 산란의 분석

이 원고에서, 레이저 스캐닝 현미경과 SRS 실험 설정의 통합에 의해 얻어진 자극된 라만 산란(SRS) 현미경의 구현이 설명된다. SRS 현미경은 두 개의 펨토초(fs) 레이저 소스, Ti-Sapphire(Ti:Sa) 및 동기화된 광학 파라메트릭 발진기(OPO)를 기반으로 합니다.

자극된 라만 산란을 기반으로 한 비선형 현미경 구현

이 논문은 동일한 현미경 플랫폼에 통합 된 자극 된 라만 산란 (SRS)과 일관된 스토크스 라만 산란 (CARS)의 해상도, 감도 및 이미징 대비를 직접 비교합니다. 결과는 CARS가 더 나은 공간 분해능을 가지며, SRS는 더 나은 콘트라스트와 스펙트럼 분해능을 제공하며, 두 방법 모두 비슷한 감도를 가지고 있음을 보여줍니다.

화학 이미징을 위한 하이퍼스펙트럼 자극 라만 산란 및 일관된 안티스토크스 라만 산란 현미경의 직접 비교

우리는 광대역 자극 라만 산란 (SRS) 현미경으로 화학 이미지를 획득하기위한 프로토콜을 제시합니다. 차등 다중 채널 잠금 검출로 작동하는 SRS 현미경을 기반으로 하는 프로토콜은 시료 준비, SRS 장치의 조정 및 화학적으로 이질적인 샘플의 서로 다른 구성 요소를 분리하기 위한 화학측정법을 설명합니다.

광대역 자극 라만 산란 현미경을 기반으로 한 멀티플렉스 화학 이미징

이 글은 브릴루앵 미세 분광법을 이용한 3D 매트릭스 내 살아있는 구형체의 기계적 특성 규격 프로토콜을 설명합니다. 이 전광학 방법은 미시적 해상도와 정량적 기계적 특성을 가진 구형 시각화를 가능하게 합니다. 이 접근법은 기계적 표현형 분석에 영향을 미칩니다; 예를 들어, 3D 미세환경 내에서 종양 구상체의 병리학적 상태를 결정하는 일이 있습니다.

브릴루앵 분광법을 이용한 구체의 기계적 매핑

우리는 구조적으로 복잡한 물질로 흩어져 빛의 방향으로 공간 변화를 샘플링 비파괴 방법을 제시한다. 동시에 고해상도 이미지와 미세 규모의 방향 기여를 캡처하는 동안 물질이 그대로 유지함으로써, 우리는 총 규모의 산란 행동을 유지합니다. 결과는 생물학 관련 위치와 규모에서 소프트웨어의 시각이다.

생물 재료의 공간적 및 방향성에 따라 변화 광산란 측정

학습하세요 고속 연속파 자극된 브릴루앵 산란 분광계를 이용한 소재 분석 방법을 배우세요. 이 기술은 생물재료의 역학을 연구하는 데 활용되며, 기존 방식보다 최대 100배 빠른 데이터 획득이 가능합니다.

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

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