광 공중 부양 청구 방울 사용 하 여 원격 실험실의 안전 실험
January 10th, 2019
광 공중 부양 뜨는 서핑 마이크로미터 크기의 유 전체 개체 레이저 빛을 사용 하는 방법입니다. 컴퓨터 및 자동화 시스템, 광학 공중 부양에 대 한 실험을 활용 하 여 원격으로 제어할 수 있습니다. 여기, 원격 제어 광학 공중 부양 시스템을 모두 사용 하는 현재 우리 교육 및 연구 목적.
당사의 프로토콜은 광자 압력이나 전장에서 충전된 입자가 이동하는 방식과 같은 많은 기본적인 물리적 개념을 시각화하는 데 사용할 수 있습니다. 더욱이 이러한 모든 작업은 원격으로 수행할 수 있습니다. 주요 장점은 레이저 고글을 직접 사용하거나 웹 카메라를 사용하여 컴퓨터 화면에 있는 유일한 검출기로 맨눈으로 물리적 현상을 시각화할 수 있다는 것입니다.
실험 시스템은 예를 들어, 라만 분광법을 사용하여 액체 물방울 또는 액적의 화학 적 조성 사이의 상관 관계를 조사하여 대기 과학에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 원격 액세스 프로토콜은 광범위한 실험 유형에 적용할 수 있습니다. 주요 실험 과제는 고성능 레이저를 사용한다는 것입니다.
따라서 엄격한 레이저 안전 규정이 적용되어야 합니다. 이 실험의 전체 아이디어는 일반적으로 블랙 박스 실험이나 이론적 치료를 통해 입증되는 물리학의 개념을 시각화하는 것입니다. 이 실험은 오스카 이삭슨과 안드레아스 요한슨에 의해 입증될 것입니다.
그들은 모두 지역 고등학교에서 가르치는 것과 PH를 목표로하는 연구 사이의 시간을 공유하고 있습니다. D.degree. 언제 든 지 강력한 레이저 관련, 안전 최우선 이어야 한다. 이 레이저는 눈에 보이는 레이저 방사선의 두 와트를 제공합니다.
따라서 모든 직원은 레이저 안전 코스에 참석해야합니다. 먼저 실험실 영역의 모든 사람에게 레이저가 켜져 있음을 알릴 수 있습니다. 그런 다음 실험실 내부의 레이저 경고 램프를 켭니다.
다음으로, 4개의 광 흡수 보드를 배치하고 레이저와 흡수 보드 사이의 공간이 장애물로부터 자유롭다는 것을 확인합니다. 또한 트래핑 셀과 빔 블록 사이의 공간이 물체로부터 없는지 확인합니다. 레이저를 시작하기 전에 시계와 금속 링을 제거하고 적절한 눈 보호 기능을 착용하십시오.
이제 랩 컴퓨터를 켜고 작동할 준비가 될 때까지 기다립니다. 바탕 화면에서 원격 시작 폴더를 열고 아이콘 Main1806을 클릭합니다. VI.왼쪽 상단 모서리에 있는 화살표를 눌러 프로그램을 실행합니다.
EJS 변수에서 레이저 원격 사용 2 전원이라는 확인란을 표시하고 레이저 전류 2 ~ 25를 설정하여 레이저 전원 슬라이드가 정렬 레이저 고글을 사용하여 레이저 빔을 관찰하여 빔이 빔 돔에서 끝나는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 빔 돔의 위치를 조정합니다. 다음으로, 프로그램 VI.Then에서 Drops2를 확인하여, 발바닥에 구동 나사를 돌려 번역 단계를 조정하여 액적이 레이저 빔에 떨어질 때까지 방울 디스펜서의 끝을 이동합니다.
다시 소프트웨어에서, 약레이저 전력을 올립니다 66% 레이저 전류를 사용하여 2 입력 필드 방울을 트랩. 물방울이 갇히자마자 Drops2를 선택 취소하십시오. 텍스트 프로토콜을 따라 액수의 크기와 극성을 결정한 후 알려진 크기를 밀도로 곱하여 액적의 전하를 결정합니다.
다음으로, E필드 DC 컨트롤 2를 제로로 설정하고 차트 파형에서 PSD 정규화 위치 추적에 의해 액적 위치에 대한 평균 값을 기록하고 기록합니다. 방정식 2에서 F-Read 1로 주어진 레이저 전력의 값을 계산합니다. 이제 E필드 DC 컨트롤 2를 1~5볼트 또는 1~5볼트 사이에 설정하여 드롭이 위쪽으로 이동하도록 합니다.
이제 액적이 새로운 위치에 있습니다. 방울이 원래 위치에 돌아올 때까지 레이저 전력을 천천히 줄입니다. F-읽기 2로 새로운 레이저 파워를 적어.
원격 연구소에 액세스하려면 웹 브라우저에서 Unilab의 웹 페이지를 엽니다. 연결되면 헤더 아래 메뉴의 첫 번째 항목에서 원하는 언어를 선택합니다. 그런 다음 다음 데이터를 사용하여 로그인합니다.
코스 영역에서 로그인 영역 옆에 있는 예테보리 대학의 로고를 왼쪽 클릭합니다. 그런 다음 광학 적 위질을 클릭하여 이 실험의 재료에 액세스합니다. 광학 적위 원격 실험실을 클릭하여 원격 연구소에 액세스 할 수 있습니다.
그런 다음 웹 페이지의 메인프레임이 다음과 같이 보이고 원격 연구소의 사용자 인터페이스를 보여 주는지 확인합니다. 그런 다음 연결 버튼을 클릭합니다. 연결이 성공하면 단추 텍스트가 연결됨으로 변경됩니다.
그런 다음 물방울 추적을 클릭하고 PSD 데이터가 수신되고 있는지 확인합니다. 그런 다음 일반 보기를 클릭하여 레이저, 액적 디스펜서, 트래핑 셀 및 PSD와 같은 설정의 모든 요소를 식별합니다. 물방울을 트랩하려면 먼저 트래핑 액적 버튼을 클릭하여 파이펫과 액적 디스펜서 노즐을 시각화합니다.
그런 다음 레이저 켜기 버튼을 클릭하여 레이저에 대한 연결을 설정합니다. 여기에서, 제어 스트립의 1 분기 주위에 레이저 전원을 설정, 레이저 버튼에 차례 아래에 위치한. 녹색 표시등이 표시될 때까지 기다립니다.
레이저가 올바르게 정렬되면 얇은 녹색 빔 광선이 표시됩니다. 정렬이 잘못된 경우 프로토콜에 설명된 대로 유지 관리 서비스에 문의하십시오. 레이저가 정렬되면, 바의 3 분기에 전력을 증가.
그런 다음 시작 방울 버튼을 클릭하여 액적 디스펜서를 켭니다. 웹캠 이미지를 보고 플래시가 생성될 때까지 기다립니다. 그 순간, 물방울이 포착되었습니다.
웹캠 이미지를 다시 확인하고 포획 셀의 중앙에 액적이 부풀어 있는지 확인합니다. 그런 다음 정지 드롭 버튼을 눌러 액적 디스펜서를 끕니다. 액적의 크기를 확인하려면 크기 조정 물방울을 누르고 첨부 텍스트 프로토콜의 섹션 8에서 절차를 따르십시오.
캡처된 액적에 대한 요금을 확인하려면 먼저 추적 물방울 보기를 클릭합니다. 그런 다음 전기 필드 메뉴를 선택하고 DC 전압 숫자 필드를 사용하여 DC 전기 필드를 제로로 설정합니다. 차트를 사용하여 액적 위치의 평균 값을 추정하고 기록하고 레이저 출력을 기록합니다.
이제 DC 전기 필드를 500볼트 사이의 값으로 설정하여 액적의 위치를 변경합니다. 위치가 변경되면 액적이 원래 위치에 돌아올 때까지 슬라이더로 레이저 전원을 수정하고 레이저 전력의 새 값을 적어 둡니다. 마지막으로 함께 제공되는 텍스트 프로토콜에서 방정식 2를 사용하여 물방울의 요금을 계산합니다.
여기에 표시된 것은 트랩 된 물방울이 부풀어 있습니다. 설정셀 내부에 있는 물방울 중 하나를 볼 수 있습니다. 녹색은 레이저와 두 개의 점의 광경에 기인한다, 대신 하나, 세포의 유리에 액적의 반사에 기인한다.
이 경우, 상부점은 반사이고 하부점은 액적이다. 함정을 시도할 때 가장 중요한 것은 인내심을 갖는 것입니다. 마이크로미터 크기의 액적은 액적 자체보다 약간 더 넓은 빛의 광선에 착륙해야 합니다.
충전에 대한 보다 정확한 값을 얻으려면 제어 루프를 사용할 수 있습니다. 전기장을 적용하는 동안, 제어 루프는 방울이 원래 위치에 돌아올 때까지 레이저 전력을 변경합니다. 이 실험 적인 설치에서 추가 개발고속 카메라와 물방울 충돌을 연구 하 고 또한 고진공 챔버에서 물방울 동작 을 조사 하는.
클래스 4 레이저는이 실험에 사용됩니다. 실험실과 환경의 인력을 보호하기 위해 모든 안전 조치를 취하는 것이 중요합니다.
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개요
이 기사는 레이저 광을 사용하여 마이크로미터 크기의 유전체 물체를 부양시키는 원격 제어 광학 부양 시스템을 소개합니다. 이 시스템은 교육 및 연구 목적을 위해 설계되었으며 기본적인 물리적 개념의 시각화를 가능하게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 광학 부양
- 광자 압력
- 원격 실험
배경
- 광학 부양은 레이저 광을 사용하여 작은 입자를 조작합니다.
- 시스템은 컴퓨터 및 자동화를 사용하여 원격으로 제어할 수 있습니다.
- 물리적 현상을 시각화할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.
- 응용 분야에는 대기 과학 및 화학 분석이 포함됩니다.
연구 목적
- 광학 부양의 원리를 시연합니다.
- 실험 설정에 원격으로 접근할 수 있게 합니다.
- 최소한의 장비로 물리적 개념을 시각화합니다.
사용된 방법
- 부양을 위한 고출력 레이저의 활용.
- 컴퓨터 시스템을 통한 원격 제어.
- 레이저 고글 또는 웹 카메라를 통한 시각화.
- 라만 분광법을 사용한 액체 방울 거동 조사.
주요 결과
- 마이크로미터 크기의 유전체 물체의 성공적인 부양.
- 광자 압력 효과의 시각화.
- 원격 접근을 통한 다양한 실험 응용 가능.
- 대기 과학 및 방울 화학에 대한 통찰.
결론
- 광학 부양 시스템은 교육 및 연구 목적에 효과적입니다.
- 원격 실험은 접근성과 참여도를 향상시킵니다.
- 간단한 검출 방법으로 물리적 현상의 시각화를 달성할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Remote optical levitation of charged droplets enables direct visualization and quantitative measurement of fundamental physical processes relevant to biopharma R&D, such as photon pressure and charged particle dynamics. This system supports hypothesis-driven experimentation in a controlled, reproducible environment, facilitating mechanistic de-risking and target validation in early discovery. The remote lab infrastructure also addresses operational safety and resource constraints, expanding access to advanced physical measurement workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of charged particle motion under controlled electric fields for mechanistic insight.
- Supports functional validation of physical hypotheses relevant to particle-based delivery or detection systems.
- Provides a platform for predictive confidence in physical parameter measurement and system behavior.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation and manipulation of validated droplet systems for downstream analytical workflows.
- Enables reproducible, quantitative measurement of droplet size and charge using optical and electrical readouts.
- Supports standardization and scalability through remote, software-controlled operation and data capture.
Translational & Preclinical Research
- Offers potential for alignment with atmospheric or aerosol-based preclinical models where droplet behavior is relevant.
- Provides continuity from physical measurement to translational research in particle-based systems.
- Enables risk-adjusted advancement by clarifying physical mechanisms underlying droplet manipulation.
Pipeline & Workflow Integration
This remote optical levitation platform integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis testing, quantitative measurement, and reproducible manipulation of charged droplets.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on photon pressure and electric field effects on microdroplets.
- Screening: Delivers quantitative outputs for droplet size and charge, supporting assay readiness.
- Analytics: Provides real-time position and power readouts for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects physical droplet behavior to broader preclinical or environmental models when relevant.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, remotely accessible platform for physical measurement and training.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in physical system studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and safe remote access to high-risk instrumentation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust early-stage measurements.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of particle-based or physical measurement projects.
Implementation Considerations
- Requires expertise in optical physics, laser safety, and remote instrumentation control.
- Demands access to high-powered lasers, droplet dispensers, and real-time data acquisition systems.
- Necessitates strict adherence to safety protocols and cross-team standardization for remote operation.
- May require adaptation for different droplet types or environmental conditions depending on application.
- Operational limitations include alignment sensitivity and the need for robust remote connectivity.
