Fabricage en testen van miniatuur automatische fotoforetische vanginstallaties

Met dit protocol kan bijna iedereen deelnemen aan het onderzoeksproces. Deze methode democratiseert baanbrekend onderzoek op een manier die nog niet eerder is gedaan. De fotoforetische vanginstallatie is goedkoop en kan gemakkelijk worden vervaardigd in tegenstelling tot veel andere platforms die worden gebruikt voor fotoforetische vanginstallaties.

De instructies zijn geschreven zodat iedereen betrokken kan zijn bij deze technologie. Ons protocol is gericht op het creëren van onze testopstellingen. Enige voorkennis van optica of fabricagetools kan helpen, maar is niet nodig.

Begin met het opzetten van houten rigs door het basisstuk naar beneden te plaatsen met het Y-embleem naar boven gericht, houd vervolgens de twee lange zijstukken aan weerszijden van de basis terwijl de eerste laserhouder aan het ene uiteinde op zijn plaats wordt geschoven en de eerste reageerbuishouder aan het andere uiteinde. Plaats twee elektromagnetische houders op de camerahouder om ervoor te zorgen dat de magneethouders aan elke kant een centimeter van elkaar verwijderd zijn en plaats vervolgens de magneethouders en de camerahouder als een eenheid naast de eerste reageerbuishouder op een afstand van één centimeter. Plaats vervolgens de tweede reageerbuishouder na de elektromagnetische houders, zodat er één centimeter ruimte is tussen de tweede reageerbuishouder en de tweede elektromagneethouder.

Als u het optionele lichtschild of de optionele blokker gebruikt, schuift u het lichtschild op de andere kant van de camerahouder. Schuif de tweede laserhouder op zijn plaats op de gewenste afstand, afhankelijk van de lengte van de laser. Een optische rail kan onder alle houders worden geplaatst om andere elementen van het vangsysteem uit te lijnen.

De plaatsing helpt de lens uit te lijnen met de laser en reageerbuis. Plaats vervolgens de elektromagneet in de elektromagneethouders. Bouw het elektromagneetbesturingscircuit met behulp van een spanningsregelaar, een breadboard en een paar draden.

Plaats hiervoor de spanningsregelaar in het breadboard zodat elke pin in een andere rij staat en sluit de ingangspen van de spanningsregelaar aan op een van de vijf volt voedingspennen op het microcontrollerbord. Sluit de aangepaste pin van de spanningsregelaar aan op de algemene in- en uitgang of GPIO23 op de microcontrollerkaart. Sluit vervolgens de ingangsdraad van de elektromagneet aan op de uitgangspen van de spanningsregelaar en de uitgangsdraad van de elektromagneet op een aardpen op de microcontroller.

Plaats voor de testvoorbereidingen de lens in de lenshouder met behulp van hete lijm. Als u klaar bent, plaatst u de lenshouder op de optische rail en de laser in de laserhouder. Gebruik vervolgens de lens en de laser om het brandpunt van de laser te vinden en schuif de lenshouder langs de optische rail totdat het brandpunt over de elektromagneet is gecentreerd.

Markeer het brandpunt op de houten basis met een potlood. Om de vangplaats voor te bereiden, moet u ervoor zorgen dat de laser correct is uitgeschakeld en vervolgens een heet lijmpistool gebruiken om een kleine knopmagneet met dezelfde polariteit als de elektromagneet op het platte oppervlak van het platform te lijmen, zodat de elektromagneet het platform zal afstoten. Coat een 3D-geprint uitkragingachtig platform in zwarte aluminiumfolie om het platform te beschermen tegen smelten.

Plaats na het coaten het geselecteerde deeltjestype aan de schuine kant van het platform om te testen, steek vervolgens de sledearmen in de ronde houder met de magneetzijde naar buiten gericht en steek de reageerbuis in dezelfde ronde houder. Als het goed wordt gedaan, raakt de magneet bijna het glas. Plaats de reageerbuis op de buishouder om het platform over de elektromagneet te centreren.

De cantilever moet in een opwaartse positie lijken te zijn die door de elektromagneet wordt afgestoten. Voltooi de installatie door de camera in de camerahouder te plaatsen om eventuele vallen boven of rond het platform vast te leggen en te observeren. Nadat u alle positioneringen dubbel hebt gecontroleerd, begint u de test door op Start te drukken in de ontwikkelomgeving of start u het bestand normaal vanaf de terminal.

Als u de optie alternatieve code gebruikt, start u de test met de terminalopdracht vanuit de juiste map. Wanneer u vanaf de terminal wordt uitgevoerd, moet de opdracht het aantal tests en de parameter bevatten waarop de test is gericht. Een test van 10 verschillende deeltjes werd uitgevoerd om het deeltje met de beste vangsnelheid te vinden.

Het bleek dat de diamanten nanodeeltjes en printertoner de twee beste deeltjestypen waren. Een tweede deeltjestypetest werd uitgevoerd met een cameradetectiesysteem en de beste vier van de oorspronkelijke 10 deeltjes werden getest. De diamanten nanodeeltjes waren nog steeds de beste, maar hadden wel een iets lagere vangsnelheid dan voorheen.

De snelheid van vallen voor verschillende laservermogensniveaus werd gemeten tijdens de laservermogenstest. Er werd waargenomen dat een hoog optisch vermogen overeenkwam met een hogere snelheid van vallen. De laser op vol vermogen had de hoogste geregistreerde vangsnelheid voor deze test.

Het belangrijkste om te onthouden in het hele protocol is veiligheid, met name laserveiligheid. De juiste laserveiligheidsrichtlijnen moeten worden gevolgd. Deze procedure maakt het gemakkelijk om kleine variabelen te wijzigen.

We hebben het laservermogen en het deeltjestype getest, maar andere variabelen zoals het lenstype kunnen gemakkelijk worden gewijzigd. De onderzoekers kunnen hun versie van de techniek implementeren voor academische en educatieve doeleinden. Het stelt mensen in staat om snel zinvol onderzoek te doen.