Name: Espectrômetro de espalhamento Brillouin estimulado assemelhace de alta velocidade para análise de Material (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 55 s
Description: Aprenda a construir um espectrômetro CW-SBS para análise de materiais com alta resolução espectral e velocidade 100 vezes superior. Este método avança a espectroscopia Brillouin para biomateriais.

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IR é grato à Fundação Azrieli para a atribuição de bolsa de doutorado.

<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>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>
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<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>
<li>She, C. Y., Moosmüller, H., Herring, G. C. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/BF00686451">Coherent light scattering spectroscopy for supersonic flow measurements.</a> Appl. Phys. B-Lasers O. 46 (4), 283-297 (1988).</li>
<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>

Os autores não têm nada para divulgar.

O sistema, mostrado na Figura 1, foi projetado para ser construído sobre uma tábua de 18'' x 24 ' que pode ser montada verticalmente em uma mesa de óptica, facilitando a colocação das amostras aquosas. Como resultado, é importante fortemente apertar todos os elementos de ópticos e mecânicos, e certifique-se de que a bomba e sonda vigas são colineares e concêntricos com os vários elementos antes de iluminar a amostra em geometria fora do eixo.
Dificuldades em observar o estimul...

Espectroscopia de Brillouin espontânea estabeleceu, nos últimos anos, como uma abordagem valiosa para a análise mecânica de materiais macios, tais como líquidos, células de tecido real, espectros de tecido e biológica1,2, 3,4,5,6,7. Nesta abordagem, um único laser ilumina a amostra e a luz que é espalhada inelastically de espontâneas térmicas ondas acústicas no meio é recolhida por um espectrômetro, fornecendo informações úteis sobre as propriedades viscoelásticas da amostra. O espectro de Brillouin espontâneo inclui dois picos de Brillouin no acústico Stokes e ressonâncias anti-Stokes do material e um pico de Rayleigh na frequência do laser iluminante (devido a luz elasticamente disperso). Para uma geometria de Retrodispersão de Brillouin, as frequências de Brillouin são deslocadas por vários GHz da frequência do laser iluminante e tem largura espectral de centenas de MHz.
Enquanto digitalização espectrômetros de Fabry-Perot foram as sistemas de escolha para a aquisição de espectros de Brillouin espontâneos em matéria mole1,2, avanços tecnológicos recentes praticamente fotografaram matriz da fase (VIPA) Espectrómetros de permitiram significativamente mais rápido (segundo) Brillouin as medições com adequada-resolução espectral (sub-GHz)3,4,5,6,7. Neste protocolo, apresentamos a construção de uma diferente, de alta velocidade, alta resolução espectral, preciso Brillouin espectrômetro pela detecção da luz (CW-SBS) continuous-wave-estimulada-Brillouin-dispersão não turva e turva amostras em uma geometria de dispersão quase de volta.
Em espectroscopia de CW-SBS, assemelhace (CW) bomba e sonda laser, ligeiramente detuned em frequência, sobrepõem-se em uma amostra para estimular ondas acústicas. Quando a diferença de frequência entre os feixes de bomba e sonda corresponde uma ressonância acústica específica do material, amplificação ou deamplification do sinal da sonda é fornecido pelo estimulado Brillouin ganho ou perda de processos (SBG/SBL), respectivamente; caso contrário, não há amplificação de SBS (de) ocorre8,9,10,11. Assim, um espectro da SBG (SBL) pode ser adquirida pela digitalização a diferença de frequência entre os lasers através do material Brillouin ressonâncias e detectar o aumento (diminuição) ou ganho (perda), a intensidade de sonda devido a SBS. Ao contrário em espontâneo espalhamento Brillouin, fundo de dispersão elástica é inerentemente ausente no SBS, permitindo excelente contraste de Brillouin em amostras turvas e não turva, sem qualquer necessidade de filtros de rejeição de Rayleigh como exigido no VIPA Espectrómetros de11,10,13.
Os principais blocos de construção de um espectrómetro de CW-SBS são os lasers da bomba e a sonda e o detector de ganho/perda de Brillouin estimulado. Para espectroscopia de alta resolução espectral, alta velocidade CW-SBS, os lasers precisam ser frequência única (&#60; 10MHz linewidth) com pré-definido de comprimento de onda suficientemente ampla (20-30 GHz) e taxa de exploração (&#62; 200 GHz/s), a longo prazo estabilidade de frequência (&#60; 50 MHz/h) e ruído de baixa intensidade. Além disso, a feixes de laser linearmente polarizado e difração limitada com poderes de poucas centenas (dezenas) de mW na amostra são necessários para que o feixe de bomba (sonda). Finalmente, o detector de ganho/perda de Brillouin estimulado deve ser concebido para detectar confiavelmente fraco para trás estimulado Brillouin ganho/perda (SBG/SBL) níveis (10-5 - 10-6) em matéria mole. Para atender estas necessidades, nós selecionamos lasers de diodo gabarito distribuído (DFB) acoplados à polarização-manutenção fibras junto com um detector de ganho/perda de Brillouin estimulado combinando uma ultrabanda estreita atômica de vapor de entalhe-filtro e uma alta frequência Single-modulação bloquear em amplificador, como ilustrado na Figura 1. Este esquema de deteção dobra a intensidade do sinal SBG reduzindo significativamente o ruído da intensidade de sonda, onde o sinal desejado da SBG é incorporado11. Observe que a função do vapor atômico entalhe-filtro utilizado em nosso espectrómetro SBS é para reduzir significativamente a detecção de reflexos indesejados bomba perdida ao invés de diminuir o plano de fundo de dispersão elástica como espectrômetros VIPA que detectam os dois espontânea de Rayleigh e Brillouin dispersaram a luz. Usando o protocolo detalhado abaixo, um espectrômetro de CW-SBS pode ser construído com a capacidade de aquisição de espectros de transmissão de água e tecido fantasmas com níveis SBG tão baixos quanto 10-6 no &#60; precisão de medição 35 MHz Brillouin-turno e no prazo de 100 ms ou menos.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/55527/55527fig1.jpg"> 
Figura 1: assemelhace estimulado Brillouin (CW-SBS) de dispersão espectrómetro. Dois assemelhace bomba e sonda lasers de diodo (DL), frequência dessintonizada próximo turno da Brillouin da amostra, são acoplados em polarização-mantendo as fibras monomodo com colimadores C1 e C2, respectivamente. A diferença de frequência de bomba-sonda é medida por detectar a frequência de batida entre vigas descascadas dos lasers de bomba e sonda usando um conjunto de divisores de fibra (FS), um fotodetector rápido (FPD) e um contador de frequência (FC). O feixe do sonda S-polarizado (luz vermelha), expandido usando um Kepler expansor de feixe (L1 e L2), é certo circularmente polarizada por uma placa de quarto de onda (λ14) e focada na amostra (S) por uma lente acromática (L.3). Para interação efetiva do SBS e isolamento óptico, o feixe de bomba (vermelho escuro), expandido usando um expansor de feixe de Kepler (L5 e L.6), é primeiro usando uma placa de meia onda λ24 P-polarizado), transmitido através de um polarizador divisor (PBS), do feixe é finalmente deixou circularmente polarizada por uma placa de quarto de onda (λ24) e centrou-se a amostra com uma lente acromática (L4; mesmo que L3). Observe que as vigas da bomba e sonda quase Counter-propagam na amostra e que um polarizador orientado em S (P) foi usado para impedir que o raio da bomba P-polarizado (saindo de λ14) entre a sonda laser. Para bloquear em deteção, o feixe de bomba sinusoidaa é modulado em fm com um modulador óptico-acústico (AOM). O sinal da SBG, manifestado como variações de intensidade, a frequência fm (ver em baixo-relevo), é demodulado comum bloqueio no amplificador (LIA) após detecção por um fotodíodo de grande área (PD). Para eliminação significativa de reflexões de bomba perdida no fotodiodo, uma banda estreita filtro Bragg (BF) e um filtro de entalhe atômica (85RB) em torno do comprimento de onda da bomba são usados ao lado com uma bloqueio de luz íris (I). Dados são registrados por uma placa de aquisição de dados (DAQ) conectada a um computador pessoal (PC) para posterior análise do espectro de Brillouin. Todos os espelhos de dobramento (1M - M6) são usados para caber o espectrômetro em um 18 ' x 24 ' de experimentação que é montado verticalmente na tabela óptica para facilitar a colocação das amostras aquosas. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55527/55527fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Cabeça de laser de diodo de sonda e controlador</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST DL-100-DFB</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Bomba de laser de diodo amplificado e controlador</td><td>Toptica Photonics</td><td>SYST TA-pro-DFB</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>doca de fibra FC/APC</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberDock&nbsp;</td><td>Quantidade: 3</td></tr><tr><td>Polarização monomodo de alta potência mantendo o cabo de fibra FC/APC</td><td>Toptica Photonics</td><td>OE-000796</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>colimação de fibra FC/APC com óptica de colimação ajustável</td><td>Toptica Photonics</td><td>FiberOut</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>colimador fixo de fibra FC/APC</td><td>OZ Optics</td><td>HPUCO-33A-780-P-6.1-AS</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Divisor de fibra de manutenção de polarização monomodo 33:67</td><td>OZ Optics</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-67/33-40-3A3A3A-3-1</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Divisor de fibra de manutenção de polarização monomodo 50:50</td><td>OZ Optics</td><td>FOBS-12P-111-4/125-PPP-780-50/50-40-3S3A3A-3-1</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>f=25 mm, &Oslash; Gibão Acromático de 1/2", Montagem SM05-Rosqueada, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC127-025-B-ML</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>f=30 mm, &Oslash; Gibão Acromático de 1", Montagem SM1-Roscada, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-30-B-ML</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>f=50 mm, &Oslash; Gibão Acromático de 1", Montagem SM1-Rosqueada, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-50-B-ML</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>f=100 mm, &Oslash; Gibão Acromático de 1", Montagem SM1-Rosqueada, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-100-B-ML</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>f=200 mm, &Oslash; Gibão Acromático de 1", Montagem SM1-Roscada, ARC: 650-1050 nm</td><td>Thorlabs</td><td> AC254-200-B-ML</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Espelho Dielétrico de Banda Larga 1/2", 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB05-E03</td><td>Quantidade: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; Espelho Dielétrico de Banda Larga de 1", 750-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> BB1-E03</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Cubo divisor de feixe polarizador de 1", 780 nm</td><td>Thorlabs</td><td> PBS25-780</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Polarizador linear de 1" com janelas de proteção N-BK7, 600-1100 nm</td><td>Thorlabs</td><td> LPNIRE100-B</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Interferômetro de cisalhamento com placa de cisalhamento de diâmetro de feixe de 1-3 mm</td><td>Thorlabs</td><td>SI035</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Montagem óptica cinemática de travamento de 6 eixos</td><td>Thorlabs</td><td> K6XS</td><td>Quantidade: 4</td></tr><tr><td>Plataforma compacta de cinco eixos</td><td>Thorlabs</td><td> PY005</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Adaptador de montagem de pedestal para plataforma de 5 eixos</td><td>Thorlabs</td><td> PY005A2</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Polaris low drift &Oslash; Suporte de espelho cinemático de 1/2", 3 ajustadores</td><td>Thorlabs</td><td> POLARIS-K05</td><td>Quantidade: 4</td></tr><tr><td>Suporte de lente para &Oslash; Óptica de 1"</td><td>Thorlabs</td><td> LMR1</td><td>Quantidade: 5</td></tr><tr><td>Adaptador com roscas externas SM1 e roscas SM05 internas, 0,40" de espessura</td><td>Thorlabs</td><td> SM1A6T</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Montagem de rotação para &Oslash; Óptica de 1"</td><td>Thorlabs</td><td> RSP1</td><td>Quantidade: 2</td></tr> 1<tr><td>" Montagem de prisma cinemática</td><td>Thorlabs</td><td> KM100PM</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Diafragma de íris SM1 ativado por anel graduado</td><td>Thorlabs</td><td> SM1D12C</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Diafragma de íris pós-montado, &Oslash; Abertura máxima de 12,0 mm</td><td>Thorlabs</td><td>ID12</td><td>Quantidade:</td></tr><tr><td>2 1/2" estágio de tradução com micrômetro padrão</td><td>Thorlabs</td><td>MT1</td><td>Quantidade: 3</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 torneiras, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1P8E</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 torneiras, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS1.5P8E</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 torneiras, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2P8E</td><td>Quantidade: 4</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 torneiras, L = 2.5"</td><td>Thorlabs</td><td>RS2.5P8E</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste de pilar de pedestal de 1", 8-32 torneiras, L = 3"</td><td>Thorlabs</td><td>RS3P8E</td><td>Quantidade: 4</td></tr><tr><td>Garfo de fixação curto</td><td>Thorlabs</td><td>CF125</td><td>Quantidade: 12</td></tr><tr><td>Base de montagem</td><td>Thorlabs</td><td>BA1S</td><td>Quantidade: 8</td></tr><tr><td>Grande V-Clamp com braço de fixação PM4, 2.5" de comprimento, Imperial</td><td>Thorlabs</td><td>VC3C</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>&Oslash; Suporte de poste de 1/2", parafuso de aperto manual com mola de travamento, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>PH1</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Suporte de poste de 1/2", parafuso de aperto hexagonal com mola, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>PH1.5</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Suporte de poste de 1/2", parafuso de aperto manual com mola e travamento, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>PH2</td><td>Quantidade: 6</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste óptico de 1/2", SS, parafuso de fixação 8-32, torneira de 1/4"-20, L = 1"</td><td>Thorlabs</td><td>TR1</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste óptico de 1/2", SS, parafuso de fixação 8-32, torneira de 1/4"-20, L = 1.5"</td><td>Thorlabs</td><td>TR1.5</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>&Oslash; Poste óptico de 1/2", SS, parafuso de fixação 8-32, torneira de 1/4"-20, L = 2"</td><td>Thorlabs</td><td>TR2</td><td>Quantidade: 6</td></tr><tr><td>Placa de ensaio de alumínio 18" x 24" x 1/2", 1/4"-20 torneiras</td><td>Thorlabs</td><td>MB1824</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Suporte vertical de 12" para placas de ensaio, furos de 1/4"-20, 1 peça</td><td>Thorlabs</td><td>VB01</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>fotodiodo Si, 40 ns Tempo de subida, 400 - 1100 nm, área ativa de 10 mm x 10 mm</td><td>Thorlabs</td><td> FDS1010</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Placa de onda, ordem zero, 1/4 onda 780nm</td><td>Tower Optics</td><td>Z-17.5-A-.250-B-780</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Waveplate, ordem zero, 1/2 onda 780nm</td><td>Tower Optics</td><td>Z-17.5-A-.500-B-780</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>fotodetector de ultra alta velocidade acoplado a fibra</td><td>Newport</td><td>1434</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Gimbal montagem óptica miror</td><td>Newport</td><td>U100-G2H ULTIMA</td><td>Quantidade: 3</td></tr><tr><td>estágios lineares com alcance de deslocamento de 25 mm</td><td>Newport</td><td>&nbsp; M-423&nbsp;</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Micrômetro diferencial bloqueável, 25 mm grosso, 0,2 mm fino, carga de 11 lb.</td><td>Newport</td><td>&nbsp; DM-25L</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Estágio linear do motor XYZ</td><td>Instrumentação Científica Aplicada</td><td>LS-50</td><td>Quantidade: Controlador de 3</td></tr><tr><td>estágios</td><td>Instrumentação Científica Aplicada</td><td>MS-2000</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Suporte de amostra</td><td>Feito em casa</td><td>Quantidade personalizada</td><td>: 1</td></tr><tr><td>Célula de espectroscopia de sílica fundida de rubídio 85 com janelas planas revestidas com AR, comprimento de 150 mm, fotônica de 25 mm</td><td>de diâmetro Tecnologias</td><td>SC-RB85-25x150-Q-AR</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Almofada condutora térmica 300 mm x 300 mm</td><td>BERGQUIST</td><td>Q3AC 300MMX300MM</td><td>FOLHA Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Fita térmica 0.15 mm x 2.5&nbsp; mm x 5 m, 4.29&nbsp; W/m</td><td>KANTHAL</td><td>8908271</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>fita de politetrafluoretileno 1/2'' x 12 m</td><td>Fita de Teflon</td><td>R.G.D</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Filtro passa-banda de grade de Bragg refletivo</td><td>OptiGrate</td><td>SPC-780</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Modulador óptico aousto de alta frequência</td><td>Gooch e Housego</td><td>15210</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Modulador óptico Aousto Driver de RF, frequência: 210 MHz&nbsp;</td><td>Gooch and Housego</td><td>MHP210-1ADS2-A1</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Amplificador de bloqueio de alta frequência&nbsp;</td><td>Stanford Research Systems</td><td>SR844</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Contador de frequência</td><td>Phase Matrix</td><td>EIP 578B</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Gerador de função arbitrária</td><td>Tektronix</td><td>AFG2021</td><td>Quantidade: 2</td></tr><tr><td>Módulo de aquisição de dados (DAQ)</td><td>National Instruments</td><td>NI USB-6212 BNC</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Software de aquisição de dados (DAQ)&nbsp;</td><td>National Instruments</td><td>LabVIEW 2014</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Fonte de alimentação DC regulada&nbsp; dual 0-30V 5A</td><td>MEILI</td><td>MCH-305D-ii</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Termopar</td><td>MRC</td><td>TP-01</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Termômetro</td><td>MRC</td><td>TM-5007</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Filtro passa-baixo coaxial DC-1.9 MHz</td><td>Mini Circuits</td><td>BLP-1.9</td>+<td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>20% de emulsão lipídica</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I141-100ml</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>lamínula redonda de 25 mm de diâmetro de espessura:1 #</td><td>Menzel Glaser</td><td>150285</td><td>Quantidade: 1</td></tr><tr><td>Software computacional&nbsp;</td><td>MathWorks</td><td>MATLAB 2015a</td><td></td></tr></tbody></table>

espectrômetro de espalhamento brillouin estimulado assemelhace de alta velocidade para análise de material

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

Últimos anos têm testemunhado um aumento significativo no uso de espectrômetros de Brillouin espontâneos para análise de não-contato de matéria mole, tais como soluções aquosas e biomateriais, com tempos de rápida aquisição. Aqui, discutimos a montagem e operação de um espectrômetro de Brillouin que usa estimulada espalhamento Brillouin (SBS) para medir espectros de ganho (SBG) Brillouin estimulados de água e lipídios do amostras de tecido-como baseada em emulsão em modo de transmissão com &lt; 10 MHz resolução espectral e &lt; 35 precisão de medição MHz Brillouin-turno em &lt; 100 ms. O espectrômetro consiste em dois quase Counter-propagação assemelhace lasers de estreito-linewidth (CW) em 780 nm dessintonia cuja frequência é verificado através da turno de Brillouin material. Usando um filtro de entalhe de vapor quente de rubídio-85 ultrabanda estreita e um detector de fase sensível, a-a-relação sinal ruído do sinal SBG é significativamente melhorado em relação ao obtido com espectrômetros de CW-SBS existentes. Esta melhoria permite uma medição dos espectros SBG com até 100 vezes mais rápida aquisição vezes, facilitando a alta resolução espectral e alta precisão Brillouin análise de materiais macios em alta velocidade.

Figuras 2b e 3b exibem espectros típicos de SBG ponto de água destilada e tecido de emulsão lipídica amostras fantasmas (com 2,25 eventos de espalhamento e um coeficiente de atenuação de 45 cm-1) medidas no prazo de 10 ms e 100 ms, respectivamente. Para comparação, Nós medimos os espectros SBG em 10 s, como mostrado nas figuras 2a e 3a. Estas medições, a célula de rubídio-85 vapor foi aquecida a 90 ° C para ate...

Podemos descrever a construção de um espectrómetro de (CW-SBS) continuous-wave-estimulada-Brillouin-dispersão rápida. O espectrômetro emprega lasers de diodo de frequência única e um entalhe vapor atômico-filtro para adquirir espectros de transmissão das amostras turvas/não-turvo com alta-resolução espectral em velocidades de até 100-fold mais rápido do que aqueles de espectrômetros de CW-SBS existentes. Esta melhoria permite a análise de material de alta velocidade Brillouin.

Espectrômetro de espalhamento Brillouin estimulado assemelhace de alta velocidade para análise de Material

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

O objetivo deste experimento é construir e operar um espectrômetro de espalhamento de Brillouin estimulado por onda contínua para adquirir espectros de Brillouin estimulados por transmissão de amostras turvas e não turvas com alta resolução e velocidade do espectro. Este método pode avançar o uso de espectroscopia e imagem de Brillouin para investigar a mecânica de biomateriais, como células e tecidos. A principal vantagem desta técnica é que ela pode fornecer aquisição rápida de espectros de Brillouin de matéria turva e não turva.Para iniciar o experimento, verifique se os componentes do espectrômetro CW-SBS estão montados com segurança em uma placa óptica. Verifique se o software de aquisição de dados personalizado está recebendo dados do contador de frequência de micro-ondas, do amplificador de travamento, dos controladores de bomba e laser da sonda e do gerador de funções. Em seguida, encha com água destilada uma câmara de amostra feita de duas lamínulas de vidro de 25 milímetros de diâmetro e 0,17 milímetros de espessura e fita de politetrafluoretileno de 500 micrômetros de espessura.Monte um suporte de câmara em um estágio de translação motorizado de três eixos. Prenda a água

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JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Discutimos a construção e operação de um sistema não-linear complexa óptico que utiliza comutação totalmente óptica ultra-rápida para isolar Raman a partir de sinais de fluorescência. Usando este sistema, somos capazes de separar com sucesso sinais Raman e fluorescência utilizando energias de pulso e poderes média que permanecem biologicamente seguro.

Rejeição de fundo de fluorescência em Ressonância e microspectroscopy Raman espontâneo

O uso de guias de onda de luz de cristal fotônico lentos e cavidades tem sido amplamente adotado pela comunidade fotônica em muitas aplicações diferentes. Portanto fabricação e caracterização destes dispositivos são de grande interesse. Este artigo descreve a nossa técnica de fabricação e dois métodos de caracterização óptica, a saber: a dispersão interferométrica (guias de onda) e ressonância (cavidades).

Fabricação e caracterização de guias de onda de luz de cristal fotônico lentas e cavidades

Aqui apresentamos um protocolo para construir um espectrómetro de Brillouin rápida. Cascata matriz fase praticamente fotografada (Vipa) etalons alcançar uma velocidade de medição mais de 1.000 vezes mais rápido do que de digitalização tradicional espectrômetros Fabry-Perot. Este melhoramento proporciona os meios para análise de Brillouin de tecido e biomateriais em níveis baixos de potência in vivo.

Alta velocidade Spectrometer Sub-GHz para Brillouin Scattering Análise

Apresentamos um protocolo para a aplicação da espectroscopia de espalhamento de luz de Brillouin a fibras colágenas tipo I purificadas com elastina e tripsina da matriz extracelular para extrair suas propriedades elásticas completas.

Preparação de Matriz Extracelular fibras de proteína de Brillouin Spectroscopy

Este protocolo descreve a análise de superfície-enhanced Raman a piscar espalhamento devido o passeio aleatório de uma única molécula em uma superfície de prata usando as leis do poder.

Observação e Análise da Espalhamento Raman Aprimorado por Superfície do Piscar de Olhos.

Neste manuscrito, é descrita a implementação de um microscópio de espalhamento Raman (SRS) estimulado, obtido pela integração de um conjunto experimental de SRS com um microscópio de varredura a laser. O microscópio de SRS é baseado em duas fontes do laser do femtossegundo (FS), em um ti-safira (ti: SA) e em oscilador paramétrico ótico sincronizado (OPO).

Implementação de um microscópio não-linear baseado em espalhamento Raman estimulado

Este artigo compara diretamente os contrastes de resolução, sensibilidade e imagem da dispersão estimulada de Raman (SRS) e da dispersão coerente anti-Stokes Raman (CARS) integrada à mesma plataforma de microscópio. Os resultados mostram que o CARS tem uma melhor resolução espacial, o SRS dá melhores contrastes e resolução espectral, e ambos os métodos têm sensibilidade semelhante.

Comparação direta da dispersão de Raman estimulada hiperespectral e microscopia de dispersão de Raman coerente para imagem química

Apresentamos um protocolo para adquirir imagens químicas com microscopia de dispersão Raman estimulada por banda larga (SRS). Baseado em um microscópio SRS que opera com detecção diferencial de bloqueio multicanal, o protocolo descreve a preparação da amostra, o ajuste do aparelho SRS e a quimiometria para desembaraçar diferentes constituintes de amostras quimicamente heterogêneas.

Multiplex Imagem química baseada em banda larga estimulada raman dispersão microscopia

Este artigo descreve um protocolo para caracterização mecânica de esferoides vivos dentro de uma matriz 3D usando a microespectroscopia de Brillouin. Esse método totalmente óptico permite a visualização de esferoides com resolução em microescala e propriedades mecânicas quantitativas. Essa abordagem tem implicações para a fenotipagem mecânica; por exemplo, determinar estados patológicos de esferoides tumorais em um microambiente 3D.

Mapeamento mecânico de esferoides usando espectroscopia de Brillouin

Nós apresentamos um método não destrutivo para a amostragem variação espacial na direção da luz espalhada a partir de materiais estruturalmente complexos. Ao manter o material intacto, preservamos o comportamento de dispersão bruto escala, ao mesmo tempo em captar contribuições direcionais escala bem com imagens de alta resolução. Os resultados são visualizados no software em posições e escalas biologicamente relevantes.

Medindo espacialmente e direcional variando espalhamento de luz a partir de Material Biológico

Aprenda a construir um espectrômetro CW-SBS para análise de materiais com alta resolução espectral e velocidade 100 vezes superior. Este método avança a espectroscopia Brillouin para biomateriais.

Espectrômetro de espalhamento Brillouin estimulado assemelhace de alta velocidade para análise de Material

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