Изготовление и испытание миниатюрных автоматических фотофоретических улавливающих установок

Этот протокол позволяет практически любому человеку принять участие в исследовательском процессе. Этот метод демократизирует передовые исследования таким образом, который не делался раньше. Испытательная установка фотофоретического улавливания недорогая и может быть легко изготовлена, в отличие от многих других установок, используемых для фотофоретической ловушки.

Инструкции написаны так, чтобы любой мог быть вовлечен в эту технологию. Наш протокол ориентирован на создание наших испытательных стендов. Некоторые предыдущие знания об оптике или инструментах изготовления могут помочь, но не являются необходимыми.

Начните установку деревянных буровых установок, поместив базовую часть вниз с эмблемой Y вверх, затем держите две длинные боковые части по обе стороны основания, в то время как первый держатель лазера скользит на место на одном конце, а первый держатель пробирки на другом конце. Положите два держателя электромагнитов на держатель камеры, убедившись, что держатели магнитов разделены по одному сантиметру с каждой стороны, затем вставьте держатели магнитов и держатель камеры в качестве блока рядом с первым держателем пробирки, расположенным на расстоянии одного сантиметра. Затем поместите второй держатель пробирки после держателей электромагнита, чтобы между вторым держателем пробирки и вторым держателем электромагнита оставалось одно сантиметровое пространство.

При использовании дополнительного светового щита или блокиратора сдвиньте световой экран на противоположную сторону от держателя камеры. Сдвиньте второй держатель лазера на место на нужном расстоянии в зависимости от длины лазера. Оптическая рейка может быть размещена под всеми держателями для выравнивания других элементов системы улавливания.

Размещение поможет выровнять линзу с лазером и пробиркой. Затем поместите электромагнит в держатели электромагнитов. Постройте схему управления электромагнитом, используя регулятор напряжения, макетную плату и несколько проводов.

Для этого поместите регулятор напряжения в макетную плату так, чтобы каждый контакт находился в другом ряду, и подключите входной контакт регулятора напряжения к одному из пяти вольтовых контактов питания на плате микроконтроллера. Подключите отрегулированный контакт стабилизатора напряжения к входу и выходу общего назначения или GPIO23 на плате микроконтроллера. Затем подключите входной провод электромагнита к выходному контакту регулятора напряжения и выходной провод электромагнита к контакту заземления на микроконтроллере.

Для подготовки к тесту поместите линзу внутрь держателя линзы с помощью горячего клея. После этого поместите держатель объектива на оптическую рейку, а лазер — на держатель лазера. Затем используйте линзу и лазер, чтобы найти фокусную точку лазера и сдвиньте держатель линзы вдоль оптической рейки, пока фокусная точка не будет центрирована над электромагнитом.

Отметьте фокусную точку на деревянном основании карандашом. Чтобы подготовить место захвата, убедитесь, что лазер правильно выключен, затем используйте горячий клеевой пистолет, чтобы приклеить небольшой магнит-кнопку той же полярности, что и электромагнит, на плоскую поверхность платформы, чтобы электромагнит отталкивал платформу. Покройте 3D-печатную консольную платформу черной алюминиевой фольгой, чтобы защитить платформу от плавления.

После нанесения покрытия поместите выбранный тип частиц на наклонную сторону платформы для тестирования, затем вставьте консольные рычаги в круглый держатель с магнитной стороной, обращенной наружу, и вставьте пробирку в тот же круглый держатель. Если все сделано правильно, магнит будет почти касаться стекла. Поместите пробирку на держатель трубки, чтобы центрировать платформу над электромагнитом.

Консоль должна находиться в положении вверх, отталкиваемом электромагнитом. Завершите настройку, поместив камеру в держатель камеры, чтобы захватывать и наблюдать любые ловушки над платформой или вокруг нее. После двойной проверки всех позиционирований начните тест с нажатия кнопки Start в среде разработки или запустите файл нормально из терминала.

Если используется альтернативный вариант кода, запустите тест с помощью команды терминала из соответствующего каталога. При запуске из терминала команда должна включать количество тестов и параметр, на который ориентирован тест. Был проведен тест 10 различных частиц, чтобы найти частицу с наилучшей скоростью улавливания.

Было обнаружено, что алмазные наночастицы и тонер принтера были двумя лучшими типами частиц. Второе испытание типа частиц было проведено с помощью системы обнаружения камеры, и были протестированы лучшие четыре из первоначальных 10 частиц. Алмазные наночастицы по-прежнему были лучшими, но имели немного более низкую скорость улавливания, чем раньше.

Скорость улавливания для различных уровней мощности лазера была измерена во время испытания мощности лазера. Было отмечено, что высокая выходная оптическая мощность соответствует более высокой скорости улавливания. Лазер на полной мощности имел самую высокую зарегистрированную скорость улавливания для этого теста.

Самое важное, что нужно помнить на протяжении всего протокола, это безопасность, особенно лазерная безопасность. Необходимо соблюдать надлежащие рекомендации по безопасности лазеров. Эта процедура позволяет легко изменять небольшие переменные.

Мы проверили мощность лазера и тип частиц, но любые другие переменные, такие как тип линзы, могут быть легко изменены. Исследователи могут реализовать свою версию методики в академических и образовательных целях. Это позволяет людям проводить быстрые значимые исследования.