Name: Geautomatiseerde levering van microfabriceerde doelen voor intense laser bestraling experimenten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-01-28T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 40 s
Description: Leer een geautomatiseerde methode voor laserbestralingsexperimenten met microgefabriceerde goudfoliedoelen. Dit protocol verbetert de efficiëntie van dataverzameling en maakt systematisch onderzoek naar ionenversnelling mogelijk.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk is ondersteund door de Israel Science Foundation, subsidie nr. We erkennen ook de steun van de Pazy Foundation, Israël grant #27707241, en NSF-BSF subsidie nr. De auteurs willen graag erkennen Tel Aviv University Center for Nanoscience en Nanotechnolog

1. Doelfabricage
LET OP: Figuur 2 en figuur 3 illustreren het fabricageproces van vrijstaande goudfolie.
<ol><li>Achterkant<ol>
<li>Gebruik een 250 μm dikke, 100 mm diameter, high-stress silicium wafer in een <100> kristalvorming, aan beide zijden bekleed met siliciumnitride.</li>
		<li>Reinig de wafer met aceton gevolgd door isopropanol en droog met stikstof.  Draai vervolgens een laag HMDS om een kleeflaag te vormen volgens de stappen die in tabel 1 zijnbeschreven.</li>
		<li>Spin-coat de wafer met een AZ1518 fotoresistische laag volgens de stappen beschreven in tabel 2.</li>
		<li>Bak de wafer 1 min op 100 °C en laat hem afkoelen.</li>
		<li>Fotolithograaf 1.000 μm x 1.000 μm vierkante openingen onder vacuüm, waardoor de wafer in 1 cyclus van 4 tot 7 seconden wordt blootgesteld aan een 400 nm UV-lamp. De wafer wordt blootgesteld aan een totale fluence van 40 J/cm2. Gebruik een AZ726K-ontwikkelaar om de siliciumnitride en een bad met uitgedroogd water bloot te leggen om het proces te stoppen.</li>
		<li>Gebruik Reactive Ion Etcher (RIE) om de siliciumnitride op de plaats van de vierkanten te verwijderen.</li>
		<li>Gebruik een N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) bad gedurende 20 minuten om de resterende weerstand en fotoresist te verwijderen, waardoor een replica van het masker op de siliciumnitride laag. Was de wafer onder zoet water en droog met stikstof.</li>
		<li>Zink de wafer in een 30%, 90 °C, kaliumhydroxide oplossing om het silicium te etneren door de vierkante openingen. Laat de wafer 40 minuten zakken voor elke 50 μm silicium die moet worden geëtst. Omdat de etssnelheid in het <100> vlak veel hoger is dan in andere, bereikt de kaliumhydroxide de onderste siliciumnitridelaag door de siliciumbult voordat het een significante diepte in het siliciumnitridemasker etst.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Voorzijde<ol>
<li>Herhaal voor de voorzijde de stappen 1.1.1–1.1.6 met een masker in de vorm van drie concentrische ringen.</li>
		<li>Gebruik RIE om de siliciumnitride te verwijderen waar de ringen zich bevinden, gevolgd door een NMP-bad om resist en fotoresistische restjes te verwijderen.</li>
		<li>Tot slot, om de silicium ringen ruw, zinken de wafer in salpeterzuur en in een oplossing van 0,02 M zilvernitraat en 4 M waterstoffluoride.</li>
		<li>Gebruik aan de geëtste kant van de wafer een fysieke dampdepositiemachine (PVD)18 om een laag van een paar honderd nanometer goud op een ~10 nm dunne film van lijm titanium, nikkel of chroom te sputteren. De gesputterde gouden laag wordt het vrijstaande membraandoel.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Uitlijning
OPMERKING: Figuur 4 toont de instelling van de doelbestraling.
<ol><li>Breng een eerste willekeurig gekozen doel in beeld onder een 100x vergrotingsmicroscoop.</li>
	<li>Richt een triangulatie variërend sensor (bijvoorbeeld, MTI / MicroTrak 3 LTS 120-20)19 aan de ruwgemaakte ring het dichtst bij het doel, en het opnemen van de verplaatsing lezing. OPMERKING: Het gebruikte sensormodel is niet bedoeld voor toepassingen met een hoog vacuüm. Verschillende modellen, zoals de MTI-2100 van dezelfde leverancier, zijn compatibel met toepassingen met een lage uitloop.</li>
	<li>Terwijl u de microscoop op zijn plaats laat, verplaatst u de wafer een bekende afstand om het balkpad vrij te maken.</li>
	<li>Met behulp van twee vouwspiegels en de off-axis parabolische spiegel (OAP) lijnt u de straal in laag vermogen uit in het gezichtsveld van de microscoop.</li>
	<li>Pas deze drie spiegels aan om astigmatismen in de balk te corrigeren. Het resultaat moet een bijna diffractie-beperkte brandpuntsplek.</li>
	<li>Blokkeer de laserstraal en breng het doel terug naar de focus van de microscoop. Valideer de positie met behulp van de microscoop en de lezing van de sensor.</li>
	<li>Verplaats de microscoop naar een positie waarin het zal worden beschermd tegen laserlicht en puin.</li>
</ol>3. Doorstralingsvolgorde en geautomatiseerde doelpositionering
<ol><li>Implementeer een closed-loop feedback tussen de brandpuntsas manipulator van het doel en de verplaatsing sensor lezen met behulp van software. Gebruik de geregistreerde waarde van protocolstap 2.2 als setpoint. De belangrijkste PID 20-besturingsreeks, bereid met LabView, wordt weergegeven in figuur 5.</li>
	<li>Zodra de closed-loop positionering een gewenste tolerantieafstand van het setpoint heeft bereikt, bestraalt u het doel met een enkele laserpuls met een hoog vermogen.</li>
	<li>Vertaal het IP met behulp van de mechanische feedthrough naar een nieuwe positie.</li>
	<li>Herhaal de bestraling sequentie met het volgende doel gebracht om zich te concentreren door de software.</li>
</ol>

<ol><li>Snavely, R. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intense+High-Energy+Proton+Beams+from+Petawatt-Laser+Irradiation+of+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Intense High-Energy Proton Beams from Petawatt-Laser Irradiation of Solids.</a> Physical Review Letters. 85, 4945(2000).</li>
<li>Tosaki, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+laser-driven+ion+energies+for+fusion+fast-ignition+research%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+of+Theoretical+and+Experimental+Physics%22%5BJournal%5D)">Evaluation of laser-driven ion energies for fusion fast-ignition research.</a> Progress of Theoretical and Experimental Physics. 2017 (10), 103(2017).</li>
<li>Borghesi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+imaging%3A+a+diagnostic+for+inertial+confinement+fusion%2Ffast+ignitor+studies+Related+content+Inertial+confinement+fusion+and+fast+ignitor+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Plasma+Physics+and+Controlled+Fusion%22%5BJournal%5D)">Proton imaging: a diagnostic for inertial confinement fusion/fast ignitor studies Related content Inertial confinement fusion and fast ignitor studies.</a> Plasma Physics and Controlled Fusion. 43, 12(2001).</li>
<li>Malka, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Practicability+of+proton+therapy+using+compact+laser+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Practicability of proton therapy using compact laser systems.</a> Medical Physics. 31 (6), 1587-1592 (2004).</li>
<li>Roth, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-Driven+Neutron+Source+Based+on+the+Relativistic+Transparency+of+Solids%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Laser-Driven Neutron Source Based on the Relativistic Transparency of Solids.</a> Physical Review Letters. 110, 044802(2013).</li>
<li>Noaman-Ul-Haq, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Statistical+analysis+of+laser+driven+protons+using+a+high-repetition-rate+tape+drive+target+system%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Accelerators+and+Beams%22%5BJournal%5D)">Statistical analysis of laser driven protons using a high-repetition-rate tape drive target system.</a> Physical Review Accelerators and Beams. 20 (4), 41301(2017).</li>
<li>Li, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protons+and+electrons+generated+from+a+5-%CE%BCm+thick+copper+tape+target+irradiated+by+s-%2C+circularly-%2C+and+p-polarized+55-fs+laser+pulses%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Letters%2C+Section+A%3A+General%2C+Atomic+and+Solid+State+Physics%22%5BJournal%5D)">Protons and electrons generated from a 5-μm thick copper tape target irradiated by s-, circularly-, and p-polarized 55-fs laser pulses.</a> Physics Letters, Section A: General, Atomic and Solid State Physics. 369 (5-6), 483-487 (2007).</li>
<li>Shaw, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-peak-power+surface+high-harmonic+generation+at+extreme+ultra-violet+wavelengths+from+a+tape%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">High-peak-power surface high-harmonic generation at extreme ultra-violet wavelengths from a tape.</a> Journal of Applied Physics. 114 (4), 43106(2013).</li>
<li>Fill, E., Bayerl, J., Tommasini, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+tape+target+for+use+with+repetitively+pulsed+lasers%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A novel tape target for use with repetitively pulsed lasers.</a> Review of Scientific Instruments. 73 (5), 2190-2192 (2002).</li>
<li>Morrison, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MeV+proton+acceleration+at+kHz+repetition+rate+from+ultra-intense+laser+liquid+interaction%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">MeV proton acceleration at kHz repetition rate from ultra-intense laser liquid interaction.</a> New Journal of Physics. 20 (2), 22001(2018).</li>
<li>Margarone, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+Acceleration+Driven+by+a+Nanosecond+Laser+from+a+Cryogenic+Thin+Solid-Hydrogen+Ribbon%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+X%22%5BJournal%5D)">Proton Acceleration Driven by a Nanosecond Laser from a Cryogenic Thin Solid-Hydrogen Ribbon.</a> Physical Review X. 6, 041030(2016).</li>
<li>Prencipe, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targets+for+high+repetition+rate+laser+facilities%3A+needs%2C+challenges+and+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22High+Power+Laser+Science+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">Targets for high repetition rate laser facilities: needs, challenges and perspectives.</a> High Power Laser Science and Engineering. 5, 17(2017).</li>
<li>Porat, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+direct-laser-production+of+relativistic+surface+harmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+Volume+11036%2C+Relativistic+Plasma+Waves+and+Particle+Beams+as+Coherent+and+Incoherent+Radiation+Sources+III%22%5BJournal%5D)">Towards direct-laser-production of relativistic surface harmonics.</a> Proceedings Volume 11036, Relativistic Plasma Waves and Particle Beams as Coherent and Incoherent Radiation Sources III. , 110360(2019).</li>
<li>Gershuni, Y., et al. A gatling-gun target delivery system for high-intensity laser irradiation experiments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGershuni%2C+Y+%22Nuclear+Instruments+and+Methods+in+Physics+Research%2C+Section+A%3A+Accelerators%2C+Spectrometers%2C+Detectors+and+Associated+Equipment%22">Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment</a>. 934, 58-62 (2019).</li>
<li>Jung, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+high+resolution+and+high+dispersion+Thomson+parabola%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Development of a high resolution and high dispersion Thomson parabola.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (1), 13306(2011).</li>
<li>Cobble, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+Thomson+parabola+for+ion+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">High-resolution Thomson parabola for ion analysis.</a> Review of Scientific Instruments. 82 (11), 113504(2011).</li>
<li>Mančić, A., Fuchs, J., Antici, P., Gaillard, S. A., Audebert, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+calibration+of+photostimulable+image+plate+detectors+used+as+high-energy+proton+detectors%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Absolute calibration of photostimulable image plate detectors used as high-energy proton detectors.</a> Review of Scientific Instruments. 79, 73301(2008).</li>
<li>Mattox, D. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMattox%2C+DM+%22Processing.+Handbook+of+Physical+Vapor+Deposition+%28PVD%29+Processing%22">Processing. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing</a>. , Elsevier Inc. (2007).</li>
<li>MTI Instruments. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.mtiinstruments.com/products/lasertriangulation.aspx">http://www.mtiinstruments.com/products/lasertriangulation.aspx</a> (2020).</li>
<li>Astrom, K. J., Murray, R. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAstrom%2C+KJ+%22Feedback+Systems%3A+An+Introduction+for+Scientists+and+Engineers%22">Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers</a>. , Princeton University Press. Ch. 10 (2006).</li>
<li>Passoni, M., Bertagna, L., Zani, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Target+normal+sheath+acceleration%3A+Theory%2C+comparison+with+experiments+and+future+perspectives%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Target normal sheath acceleration: Theory, comparison with experiments and future perspectives.</a> New Journal of Physics. 12, 045012(2010).</li>
<li>Roth, M., Schollmeier, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+Acceleration%3A+TNSA%5BTitle%5D)+AND+%22Laser-Plasma+Interactions+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Ion Acceleration: TNSA.</a> Laser-Plasma Interactions and Applications. , 303-350 (2013).</li>
<li>Zaffino, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+proton+acceleration+from+a+3+TW+table-top+laser+interacting+with+submicrometric+mass-produced+solid+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+Communications%22%5BJournal%5D)">Efficient proton acceleration from a 3 TW table-top laser interacting with submicrometric mass-produced solid targets.</a> Journal of Physics Communications. 2 (4), 41001(2018).</li>
<li>Harres, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+calibration+of+a+Thomson+parabola+with+microchannel+plate+for+the+detection+of+laser-accelerated+MeV+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Development and calibration of a Thomson parabola with microchannel plate for the detection of laser-accelerated MeV ions.</a> Review of Scientific Instruments. 79 (9), 93306(2008).</li>
<li>Robinson, A. P. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+modification+of+laser-accelerated+proton+beams+by+self-generated+magnetic+fields+Related+content+New+Journal+of+Physics+Spectral+modification+of+laser-accelerated+proton+beams+by+self-generated+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22New+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">Spectral modification of laser-accelerated proton beams by self-generated magnetic fields Related content New Journal of Physics Spectral modification of laser-accelerated proton beams by self-generated magnetic fields.</a> New Journal of Physics. 11 (15), 83018(2009).</li>
<li>Treffert, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+implementation+of+a+Thomson+parabola+for+fluence+dependent+energy-loss+measurements+at+the+Neutralized+Drift+Compression+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Design and implementation of a Thomson parabola for fluence dependent energy-loss measurements at the Neutralized Drift Compression experiment.</a> Review of Scientific Instruments. 89 (10), 103302(2018).</li>
<li>Pappalardo, A., Cosentino, L., Finocchiaro, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+imaging+technique+for+detection+and+absolute+calibration+of+scintillation+light%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">An imaging technique for detection and absolute calibration of scintillation light.</a> Review of Scientific Instruments. 81 (3), 33308(2010).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen.

Bij sommige variaties is het in dit protocol beschreven doelfabricageproces gebruikelijk (bijvoorbeeld Zaffino et al.23). Hier, een unieke stap die van cruciaal belang is voor de werking van automatische positionering is de toevoeging van nanometer-schaal ruwing in ringvormige gebieden op de achterkant van de wafer (stap 1.2.3). Het doel van deze stap is het verhogen van de diffuus verstrooiing van licht incident op de wafer in die gebieden. De variërend sensor schijnt een low-power laserstraal op...

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61056">Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments</a>. The author list was updated.
The author list was updated from:
Yonatan Gershuni1,2, Michal Elkind1,2, Itamar Cohen1,2, Aviad Tsabary1,2, Deep Sarkar1,2, Ishay Pomerantz1,2 
1The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, 
2Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction
to:
Yonatan Gershuni1,2, Michal Elkind1,2, Dolev Roitman1,2, Itamar Cohen1,2, Aviad Tsabary1,2, Deep Sarkar1,2, Ishay Pomerantz1,2 
1The School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, 
2Tel Aviv University Center for Light-Matter Interaction

An erratum was issued for:&#160;<a href="https://www.jove.com/t/61056">Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments</a>. The author list was updated.

Erratum: Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

Hoge intensiteit laser bestraling van vaste doelen genereert meerdere vormen van straling. Een daarvan is de emissie van energetische ionen met energieën op het Mega elektronen-volt (MeV) niveau1. Een compacte bron van MeV-ionen heeft potentieel voor vele toepassingen, zoals proton fast-ignition2, proton radiografie3, ionenradiotherapie4en neutronengeneratie5.
Een grote uitdaging bij het praktisch maken van laser-ion versnelling is de mogelijkheid om micrometer-schaal doelen nauwkeurig te positioneren binnen de focus van de laser met een hoog tempo. Er zijn weinig doelleveringstechnologieën ontwikkeld om deze uitdaging het gelosd te hebben. Meest voorkomende zijn doelsystemen op basis van micrometer-schaal dikke tapes. Deze doelen zijn eenvoudig aan te vullen en kunnen gemakkelijk worden geplaatst binnen de focus van de laser. Tape doel is gemaakt met behulp van VHS6,koper7,Mylar, en Kapton8 tapes. De tape drive systeem bestaat meestal uit twee gemotoriseerde spoelen voor wikkelen en afwikkelen en twee verticale pinnen geplaatst tussen hen om de tape in positie9te houden. De nauwkeurigheid bij het positioneren van het tapeoppervlak is meestal minder dan het Rayleigh-bereik van de scherpstelstraal. Een ander type van aanvulbare laser doel is vloeibare vellen10. Deze doelen worden snel geleverd aan het interactiegebied en introduceren een zeer lage hoeveelheid puin. Dit systeem bestaat uit een hogedrukspuitpomp die continu wordt geleverd met vloeistof uit een reservoir. Onlangs, nieuwe cryogene waterstof jets11 werden opgericht als middel om ultradunne, low-puin, aanvulbare doelen te leveren.
Het belangrijkste nadeel van al deze aanvulbare doelsystemen is de beperkte keuze van doelmaterialen en geometrieën, die worden bepaald door mechanische vereisten zoals sterkte, viscositeit en smelttemperatuur.
Hier wordt een systeem beschreven dat micromachined-doelen in de focus van een laser met een hoge intensiteit met een snelheid van 0,2 Hz kan brengen. Micromachining biedt een ruime keuze aan doelmaterialen in veelzijdige geometrieën12. De doelpositionering wordt uitgevoerd door een closed-loop feedback tussen een commerciële verplaatsingssensor en een gemotoriseerde manipulator.
Het doel levering systeem werd getest met behulp van een hoog contrast, 20 TW lasersysteem dat 25 fs-lange laserpulsen levert met 500 mJ op doel. Een herziening van de architectuur van het lasersysteem wordt gegeven in Porat et al.13, en een technische beschrijving van het doelsysteem wordt gegeven in Gershuni et al.14. Dit document presenteert een gedetailleerde methode voor het maken en gebruiken van dit type systeem en toont representatieve resultaten van laser-ion versnelling van ultradunne goudfolie doelen.
De Thomson Parabola ionenspectrometer (TPIS)15,16 in figuur 1 werd gebruikt om de energiespectra van de uitgestoten ionen vast te leggen. In een TPIS passeren versnelde ionen parallelle elektrische en magnetische velden, waardoor ze op parabolische banen in het brandpuntsvlak liggen. De parabolische kromming is afhankelijk van de laad-massaverhouding van de ionen en de locatie langs het traject wordt bepaald door de energie van de ion.
Een BAS-TR imaging plaat (IP)17 geplaatst op het brandpuntsvlak van de TPIS registreert de imping ionen. Het IP is gekoppeld aan een mechanische feedthrough om vertaling naar een nieuw gebied voor elk schot mogelijk te maken.

<table><tbody><tr><td>76.2 x 127mm EFL 90&deg; Protected Gold 100&Aring; Off-Axis Parabolic Mirror</td><td>Edmund optics</td><td>35-535</td><td></td></tr><tr><td>MicroTrak 3 LTS 120-20</td><td>MTI Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrafast hoge vermogen diëlektrische spiegels voor 800 nm</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

geautomatiseerde levering van microfabriceerde doelen voor intense laser bestraling experimenten

Automated Delivery of Microfabricated Targets for Intense Laser Irradiation Experiments

Beschreven is een experimentele procedure die high-power laser bestraling van microfabricage doelen mogelijk maakt. Doelen worden gebracht om de laser focus door een gesloten feedback lus die werkt tussen het doel manipulator en een variërend sensor. Het doelfabricageproces wordt in detail uitgelegd. Representatieve resultaten van protonstralen op MeV-niveau gegenereerd door bestraling van 600 nm dikke goudfolies met een snelheid van 0,2 Hz worden gegeven. De methode wordt vergeleken met andere aanvulbare doelsystemen en de vooruitzichten om de schotsnelheden te verhogen tot boven de 10 Hz worden besproken.

Dit doel leveringssysteem werd gebruikt om ionen te versnellen vanaf de achterkant van 600 nm dikke goudfolie. Wanneer bestraald met een genormaliseerde laserintensiteit van een0 = 5.6, werden deze ionen versneld door het doel normale schedeversnelling (TNSA) mechanisme21. In TNSA ioniseerde het licht met een lagere intensiteit dat voorafging aan de belangrijkste laserpuls het vooroppervlak van de doelfolie. De nadenkende kracht uitgeoefend door de belangrijkste laserpuls dreef hete ele...

Een protocol wordt gepresenteerd voor geautomatiseerde bestraling van dunne goudfolie met hoge intensiteit laserpulsen. Het protocol bevat een stapsgewijze beschrijving van het micromachining doelfabricageproces en een gedetailleerde handleiding voor hoe doelen in de focus van de laser worden gebracht met een snelheid van 0,2 Hz.

Geautomatiseerde levering van microfabriceerde doelen voor intense laser bestraling experimenten

Described is an experimental procedure that enables high-power laser irradiation of microfabricated targets. Targets are brought to the laser focus by a ...

Intense laser straling experimenten van submicrometer schaal doelen worden momenteel uitgevoerd op slow shot tarieven. Ons protocol loste deze uitdaging op door deze doelen snel op een geautomatiseerde manier centraal te stellen in de laser. Ons doelsysteem maakt het mogelijk om gegevens te verzamelen waarin een groot aantal laserfoto's met doelparameters in kleine stappen zijn gewijzigd, evenals toepassingen die profiteren van een hoge algehele stralingsdosis.Visuele demonstratie van dit protocol toont de subtiliteiten van het wafer fabricageproces en doeluitlijning. Demonstrerende doelfabricage proces zijn proces ingenieur Nirit Porecki Shamay en Nofar Livni. Om de achterkant te fabriceren, gebruik dan een 250 micrometer dikke 100 millimeter diameter hoge stress silicium wafer in een een-nul-nul kristal formatie bekleed aan beide zijden met silicium nitride.Reinig de wafer met aceton en met isopropanol. Draai vervolgens de wafer met HMDS weerstaat om een kleeflaag te vormen. Spin jas de wafer met een AZ 1518 positieve fotoresist.Bak de wafer op 100 graden Celsius gedurende een minuut. Fotolithograaf 1.000 bij 1. Gebruik dan een AZ 726 ontwikkelaar om de siliciumnitride en een bad van uitgedroogd water bloot te leggen om het proces te stoppen.Gebruik een reactieve ionenets om de siliciumnitride op de plaats van de vierkanten te verwijderen. Plaats de wafer gedurende 20 minuten in een NMP-bad om de resterende weerstand en fotoresist te verwijderen, waardoor een replica van het masker op de siliciumnitridelaag wordt geproduceerd. Was het vervolgens onder zoet water en laat het drogen.Zink de wafer in een 30%90 graden Celsius kaliumhydroxide oplossing om het silicium etd door de vierkante openingen. Om de voorkant te fabriceren, herhaalt u de eerder beschreven procedure met een masker in de vorm van drie concentrische ringen. Gebruik de reactieve ionenets om de siliciumnitride te verwijderen waar de ringen zich bevinden, gevolgd door een NMP-bad om resist en fotoresistische restjes te verwijderen.Ruw de silicium ringen door het zinken van de wafer in salpeterzuur en in een oplossing van 0,02 molaire zilvernitraat en vier molaire waterstoffluoride. Gebruik aan de geëtste kant van de wafer een fysieke dampdepositiemachine om een laag van een paar honderd nanometer goud op een 10 nanometerfampl van lijm titanium, nikkel of chroom te sputteren. Blokkeer de straal en breng het eerste doel in beeld onder een hoge vergrotingsmicroscoop.Richt een triangulatie variërend sensor aan de ruwgemaakte ring het dichtst bij het doel en opnemen van de verplaatsing lezing. Laat de microscoop op zijn plaats, verplaats de wafer weg om de balk pad duidelijk. Gebruik de twee vouwspiegels en de off-axis parabolische spiegel om de straal in laag vermogen uit te lijnen in het gezichtsveld van de microscoop.Pas deze drie spiegels aan om astigmatismen in de balk te corrigeren. Het resultaat moet een bijna diffractie beperkte brandpuntsplek. Blokkeer de laserstraal en breng het doel terug naar de focus van de microscoop.Valideer vervolgens zijn positie met behulp van de microscoop en de variërende sensoren lezen. Gebruik software om een gesloten lusfeedback te implementeren tussen de brandpuntsasmanipulator van het doel en de verplaatsingssensor die de eerder geregistreerde verplaatsingswaarde als setpoint gebruikt. Zodra de gesloten lus positionering een gewenste tolerantieafstand van het ingestelde punt heeft bereikt, bestraalt u het doel met een enkele laserpuls met een hoog vermogen.Neem gegevens op van deeltjesdiagnostiek en herhaal het proces met het volgende doel dat door de software in beeld wordt gebracht. Dit doel leveringssysteem werd gebruikt om ionen te versnellen vanaf de achterkant van 600 nanometer dikke goudfolies. Hier wordt een tijdreeks van de doelverplaatsing langs de brandpuntsas weergegeven.De waarden zijn ten opzichte van het ingestelde punt van de brandpuntspositie. De groene stippen geven aan wanneer de doelverplaatsing zich binnen een tolerantiewaarde van één micrometer van het setpoint bevond, dat is wanneer een lasershot is gemaakt. Thomson parabool ionenspectrometersporen werden verkregen uit 14 opeenvolgende bestralingen van 600 nanometer dikke goudfoliedoelen.Uit deze sporen zijn energiespectrums afgeleid. De piek-tot-piek stabiliteit van de maximale proton energie was binnen 10%Na deze procedure, onderzoeken van ion en elektronen versnelling van vaste folies neuron generatie kan worden uitgevoerd op een systematische manier.

automated-delivery-microfabricated-targets-for-intense-laser

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We beschrijven de experimentele methode nanogestructureerde oxide dunne films te deponeren door nanoseconde gepulste laser depositie (PLD) in aanwezigheid van een achtergrondgas. Door deze methode Al gedoteerde ZnO (AZO) films, van compacte hiërarchisch gestructureerd als nano-boom bossen, worden gestort.

Fabricage van Nano-engineered transparante geleidende oxides door gepulste laser depositie

We tonen het gebruik van de Laser-induced Forward Transfer (LIFT) techniek voor flip-chip assemblage van opto-elektronische componenten. Deze aanpak biedt een eenvoudige, kosteneffectieve, lage temperatuur, snelle en flexibele oplossing voor fijn-pitch stoten en hechting op chip-schaal voor het bereiken van een hoge dichtheid circuits voor opto-elektronische toepassingen.

Lasergeïnduceerde Forward Transfer voor Flip-chip Verpakking van Single Dies

We demonstreren het gebruik van de Laser-induced forward transfer techniek (LIFT) voor het printen van hoog-viscositeit Ag pasta. Deze techniek biedt een eenvoudig, lage temperatuur, robuust proces voor het niet-litografisch printen van microschaal 2D en 3D structuren.

Laser-geïnduceerde Forward Overdracht van Ag Nanopaste

Dit protocol beschrijft een bioprinting-methodologie met behulp van een geautomatiseerd robotsysteem voor het afzetten dat geëtste topografische geleidingssignalen combineert met de nauwkeurige afzetting van een hydrogel bio-inkt dat cellen bevat. De gedrukte cellen worden direct afgeleverd bij de geëtste kenmerken en kunnen deze waarnemen en er zich op oriënteren.

Geautomatiseerde Robotic Dispensing Techniek voor Surface Oriëntatie- en Bioprinting van Cellen

We presenteren een protocol voor het vervaardigen van 1-D fotonisch kristal holtes op subwavelength diameter silica vezels (optisch nanovezels) met behulp van femtoseconde-laser-geïnduceerde ablatie.

Fabricage van 1-D Photonic Crystal Cavity op een Nanovezel behulp Femtoseconde Laser-geïnduceerde Ablation

Wij fabriceren metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren met behulp van een combinatie van gepulste laser afzetting en in situ magnetron sputteren. Door magnetotransport en in situ X-ray photoelectron spectroscopie experimenten onderzoeken we de wisselwerking tussen elektrostatische en chemische fenomenen van het quasi tweedimensionaal electron gas gevormd in dit systeem.

Groei en elektrostatische fysico-chemische eigenschappen van metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren

De synthese van hoge kwaliteit bulk en dunne film (Mg0.25(1-x)van CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O en (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropie-gestabiliseerde stikstofoxiden wordt gepresenteerd.

Bulk en dunne Film synthese van compositioneel Variant Entropy-gestabiliseerde stikstofoxiden

Femtoseconde van de hoge intensiteit pulsen van laserlicht kunnen ondergaan cycli van Kerr zelf gericht en plasma defocusing, teeltmateriaal van een intens sub-millimeter-diameter lichtbundel over lange afstanden. Beschrijven we een techniek voor het genereren en het gebruik van deze gloeidraden voor het uitvoeren van externe imaging en sensing buiten de grenzen van de klassieke diffractie van lineaire optica.

Femtoseconde Laser filamenten voor gebruik in Sub-Diffraction-Limited Imaging en Remote Sensing

We presenteren een uitgebreide gids voor de voorbereiding van vaste doelmonsters, gegevensverzameling en gegevensverwerking voor seriële synchrotronkristallografie op Diamond beamline I24.

Vaste doel seriële gegevensverzameling bij Diamond Light Source

Het hier gepresenteerde protocol maakt geautomatiseerde fabricage van micropatterns mogelijk die de celvorm standaardiseert om cytoskeletstructuren in zoogdiercellen te bestuderen. Deze gebruiksvriendelijke techniek kan worden opgezet met in de handel verkrijgbaar beeldvormingssystemen en vereist geen gespecialiseerde apparatuur die niet toegankelijk is voor standaard celbiologielaboratoria.

Controle van celgeometrie door infrarood laserondersteunde micropatterning

Dit protocol beschrijft de fabricage van een implanteerbaar geïntegreerd beeldvormingsvenster met behulp van 3D-laserprinten. Het raam bestaat uit een systeem van microlenzen gekoppeld aan micro-scaffolds. De methode omvat twee-fotonpolymerisatie (2PP) van de biocompatibele fotoresist SZ2080 in een continue sequentie, waardoor de productie-efficiëntie en de afstemming tussen de verschillende componenten worden geoptimaliseerd.

Microfabricage van implanteerbare optica geïntegreerd in een microgestructureerd beeldvormingsvenster voor geavanceerde in vivo beeldvorming

Leer een geautomatiseerde methode voor laserbestralingsexperimenten met microgefabriceerde goudfoliedoelen. Dit protocol verbetert de efficiëntie van dataverzameling en maakt systematisch onderzoek naar ionenversnelling mogelijk.

Geautomatiseerde levering van microfabriceerde doelen voor intense laser bestraling experimenten

Meer video's verkennen