Summary
Her præsenterer vi en protokol til at estimere materiale og overflade optiske egenskaber ved hjælp af Photoacoustic effekt kombineret med total intern refleksion. Denne teknik flygtige feltbaserede photoacoustics kan anvendes til at skabe et fotoakustisk målesystem at estimere materialernes tykkelser, bulk- og tyndfilm brydningsindeks, og undersøge deres optiske egenskaber.
Introduction
Fremskridt i forståelsen af optiske materialer 1,3,4,6,7,10,13-16 har givet ny indsigt i skabelsen af tynde film materialer til et væld af optiske enheder, herunder antirefleksionsovertræk på linser, høj ekstinktionsforhold optisk filtre og stærkt absorberende slab bølgeledere 17. Disse fremskridt ville ikke være mulig uden brug af mange karakteriseringsteknikker, såsom ellipsometri 4,6,18, trykvinkel måling, atomic force mikroskopi 7,11,19, og scanning / transmissionselektronmikroskopi, der bistår i iterative forbedring af disse teknologier ved at give direkte foranstaltninger eller indirekte skøn over fundamentale optiske materialeegenskaber. Sagde egenskaber, såsom brydningsindeks, regulerer, hvordan materialerne interagerer med hændelsen fotoner, som direkte påvirker deres funktion og deres anvendelse i optiske anvendelser. Men hver af disse teknikker har begrænsninger vedrørende resolution, prøveforberedelse, omkostninger og kompleksitet, og hver genererer kun en delmængde af de data, der er nødvendige for fuldt ud at karakterisere materialet. Det er sagt, et nyt sæt teknikker, kendt som flygtige feltbaserede photoacoustics (EFPA) 5,6,15,18,20-49 som vist i figur 1, har potentiale til at estimere materialeegenskaber på nanoskala i en konsolideret sæt af eksperimenter. EFPA omfatter sub-teknikker til total intern refleksion Photoacoustic spektroskopi (TIRPAS) 23,25,26,33-35,43-45, Photoacoustic spektroskopi / total intern refleksion Photoacoustic spektroskopi refraktometri (PAS / TIRPAS refraktometri) 18, og optisk tunneling Photoacoustic spektroskopi (OTPAS) 6, og er blevet anvendt til at estimere bulk og tyndfilm brydningsindeks, filmtykkelser, samt at detektere absorberende materialer ved en prisme / prøve eller et substrat / prøve-grænsefladen.
For at forstå den EFPA mekanisme, enskal først forstå begrebet Photoacoustic spektroskopi (PAS), som henviser til frembringelsen af ultrasoniske trykbølger af den hurtige termoelastisk udvidelse af en chromophor efter absorptionen af en ultra-kort (<psek) lyspuls (figur 1). Kan fås Teoretisk og matematisk ramme for Photoacoustic effekt diskuteret i dette papir her 50-59. Den resulterende trykændring kan detekteres ved en ultrasonisk mikrofon eller transducer. Den Photoacoustic effekt, oprindelig opdaget i 1880 med opfindelsen af Alexander Graham Bells photophone, var "genopdaget" i begyndelsen af 1970'erne på grund af fremskridt inden for laser og mikrofon-teknologi, og til sidst sat i praktisk brug for at fylde nicheanvendelser fra biomedicinsk billeddannelse til tyndfilm analyse til ikke-destruktiv prøvning af materialer. 1,53-57,59-82 Denne virkning kan matematisk beskrevet med endimensionale bølgeligninger, hvor the bølge er en simpel akustisk kilde, hvis tryk (p) varierer i både position (x) og tid (t):
med løsninger til simple akustiske kilder af formen 64
hvor p er trykket, Γ = av r 2 / C p hvor α er rumfanget varmeudvidelseskoefficient, v s er lydens hastighed i mediet, og Cp er varmekapaciteten ved konstant tryk, H 0 er strålingseksponering af laserstrålen, c er lydens hastighed i den exciterede medium, x er længden, og t er tiden. Størrelsen af det resulterende akustiske bølge beror direkte på den optiske absorptionskoefficient af materialet, u a, which er den inverse af den optiske indtrængningsdybde, δ, som igen er et mål for den afstand, som lyset bevæger sig, indtil den henfalder til 1 / e af den oprindelige optiske intensitet. Mens ligning (1) er en generel ligning for en endimensional plan bølge kilde, vil typiske absorbenter udsende en sfærisk akustisk bølge i tre dimensioner. Ud over den matematiske beskrivelse, anvendelser af Photoacoustic virkning 54 span mange afbildningsmodaliteter såsom mikroskopi, tomografi, og selv molekylær billeddannelse på grund af den Photoacoustic virkning med høj følsomhed på grund af den store optiske absorption på grund af den naturligt foreliggende kromofor hæmoglobin. Andre anvendelser af den Photoacoustic effekt omfatter selv estimeringen af forskellige tyndfilm egenskaber 15,16,20,21,24,26-32,36-39,41,42,56,83,84. gør imidlertid PAS har visse begrænsninger: (1) dens omfattende optiske indtrængningsdybde eliminerer evnen til at probe nær-felt optiske egenskaber på overflader (2) dets effektivitet indfange den udsendte akustiske energi er lav på grund af sfærisk formering af størstedelen af den energi væk fra detektoren (3) Prøverne skal omfatte kromoforer i bølgelængdeområdet regime under overvejelse.
Når det kombineres med flygtige felt-baserede teknikker, men mange af disse begrænsninger kan lindres. Det flygtige felt opstår, når en lysstråle undergår total intern refleksion (TIR), som beskrevet af Snells lov, hvilken effekt tillader også fiberoptiske bølgeledere til at lede lys store afstande (km) til beregning og telekommunikation applikationer. I praktiske anvendelser, er det flygtige felt anvendes i en række forskellige karakterisering og billeddannende teknologier, herunder svækket total reflektans spektroskopi (ATR). Imaging opnås med høj kontrast på grund af indespærring af lyset til inden for de første få hundrede nanometer i prøven af interesse. Den flygtige felt har form af en exponentially henfaldende felt, der strækker sig ind i eksterne medium til en optisk indtrængningsdybde, der er typisk i størrelsesordenen af bølgelængden, der anvendes (oftest ~ 500 nm eller mindre) som vist i ligning 3 og 4.
hvor I er lysintensiteten i% ved en placering z fra prismet / prøve-grænsefladen, I 0 er den oprindelige lysintensitet i% ved grænsefladen, z er afstanden i nanometer, og δ p er den optiske indtrængningsdybde som vist i ligning 4. med sådan en lille optisk indtrængningsdybde, den rumligt dæmpede felt er i stand til at interagere med miljøet meget tæt på grænsefladen mellem de to materialer, og et godt stykke under de optiske og akustiske diffraktion grænser. De optiske egenskaber af materialer eller partikler inden for dette område kan forstyrre feltet eller på anden måde ændre sin generation, som interaktion kan detekteres ved en række forskellige metoder 3,5,6,10,15,17,18,21,23,25-27,29-47,84-95.
Når flygtige teknikker kombineres med PAS, kan de Photoacoustic bølgeformer produceret anvendes til at karakterisere materialer eller partikler interagerer med flygtige felt, skaber det flygtige felt baseret photoacoustics (EFPA) familie af teknikker, som vist i figur 1. Denne familie omfatter, men er ikke begrænset til, total intern refleksion fotoakustisk spektroskopi (TIRPAS), optisk tunneling fotoakustisk spektroskopi (OTPAS), og overfladeplasmonresonans fotoakustisk spektroskopi (SPRPAS). Den interesserede læser henvises til følgende referencer for afledning af ligningerne anvendes til TIRPAS 5,6,18,23,25,26,33-35,43-47, PAS / TIRPAS refraktometri 18, og OTPAS 6. I hvert tilfælde er Photoacoustic virkning genereres via en anden excitation mekanisme end simpel transmittans gennem et prisme; for eksempel i TIRPAS, lyset er udklingendekoblet gennem et prisme / substrat / prøve-grænsefladen i kromoforerne (hvilket kan omfatte prøvematerialet selv eller gæstemolekyler i prøven), hvorimod i SPRPAS, den primære form for excitation er i stedet gennem absorption af en overflade plasmon, som er en sekundær EM bølge skabes, når energien af det flygtige felt overføres til elektronskyen af et metallag afsat på prismet overflade. Denne familie af teknikker blev oprindeligt opfundet i begyndelsen af 1980'erne af Hinoue et al., Og forbedret af T. Inagaki et al. Med opfindelsen af SPRPAS, men så meget lidt udvikling på grund af tekniske begrænsninger i de lyskilder og tilgængelig sporingsudstyr . For nylig er tidligere undersøgelser vist, at øget følsomhed og nytte er muligt med moderne polyvinylidenfluorid (PVDF) ultrasoniske detektorer og q-switched neodymium-dopede yttrium aluminium granat (Nd: YAG) lasere. Specifikt nanosekund-pulseret Nd: YAGlasere resulterer i en 10 6 gange stigning i den maksimale effekt, som gør det muligt EFPA teknikker til at blive nyttige værktøjer til evaluering af de optiske egenskaber af en række forskellige materialer og grænseflader 5,6,15,18,21-29,31-47,84 , 96. Derudover har tidligere arbejde yderligere vist evnen til sådanne teknikker til at bestemme strukturel information om materialer på en grænseflade, som var tidligere aldrig kan opnås med traditionelle Photoacoustic spektroskopi (PAS) teknologier på grund af deres relativt store indtrængningsdybde 53,55,57,59, 61,62,69,73,75,80,81.
Denne evne er vist i protokollerne, der følger under OTPAS teknik; Men på et mere fundamentalt niveau de tre teknikker hver stole på en anden endelig ligning, der bestemmer mulighederne i teknologien. For eksempel i TIRPAS, den optiske indtrængningsdybde flygtige felt, δ 's, driver primært den resulterende akustiskesignalintensitet til en absorberende prøve, og er beskrevet af:
hvor λ 1 er bølgelængden af lys, der bevæger gennem prisme medium og er defineret ved relationen λ 1 = λ / n1, hvor n 1 er brydningsindekset af prismet materiale. Derudover θ refererer til vinklen for excitation, og n 21 henviser til forholdet af brydningsindekserne af hvert medium og er defineret ved n 21 = n2 / n1, hvor n 2 er brydningsindekset af prøvemateriale. Jo større den optiske indtrængningsdybde, er det mere materiale, der bestråles. For Photoacoustic virkning, jo større den optiske indtrængningsdybde, jo mere materiale bliver exciteret, der kan producere akustiske bølger, der fører til et større akustisk signal.
hvor n 1 er brydningsindekset af prismet, θ 1 er indfaldsvinklen på prismet / prøve-grænsefladen, n2 er brydningsindekset af prøven, og θ 2 er vinklen af det lys, brydes gennem den anden medium. Følsomheden af estimering brydningsindekset af et materiale er primært drevet af nøjagtigheden af estimeringen af θ 1. I total intern refleksion, som opnås, når θ 1 er ud over den kritiske vinkel, som genererer en rumligt dæmpede felt, sin θ 2 = 1 og derfor ligning 5 reducerer til 2 = n 1 sinθ 1. (Bemærk: θ 1 =θ kritisk) Kendskab den vinkel, hvor den numeriske differentialkvotient (dP / dθ hvor P er spids til spids spændingen af Photoacoustic signal og θ er indfaldsvinklen af lyset med prøven) af det Photoacoustic signal har en lokal minima tillader til estimering af θ 1, der tillader brugeren at løse for n 2 og således estimere bulkbrydningsindeks af en prøve, som vist i figur 1.
Endelig i OTPAS følgende ligning vedrører optisk transmission i% til Photoacoustic spids til spids spænding ved at:
hvor T er den procentvise optiske transmission, p er peak-to-peak spænding genereres af vinkelspektrum af et substrat med en film på det, s 0 er top-til-spids spænding genereres af vinkelspektrum ofa substrat, β er koblingskonstanten baseret på brydningsindekset for prisme og immersionsolie, α er dæmpningsfaktoren, og er en faktor, der omfatter tykkelsen og brydningsindekset af prøven film inden den flygtige felt. Følsomheden af denne teknik til tykkelse og brydningsindeks er drevet af nøjagtigheden af estimering mellem toppene akustiske signalintensiteter, p og p 0 ved hver indfaldsvinklen i vinkelspektrum. Det er blevet vist, at β kan beregnes direkte på grundlag af brydningsindekserne af prisme og nedsænkning olie; følgelig er det en ligetil opgave at beregne den optiske transmission ved hver indfaldsvinkel og derefter udtrække et estimat for brydningsindekset og tykkelsen af filmen gennem statistiske kurvetilpasning analyse. Den interesserede læser henvises til Goldschmidt et al. For mere information. 5,6
Than EFPA system er et Photoacoustic baseret system, der kan estimere tykkelse, tynd film brydningsindeks, bulkbrydningsindeks, og generering af akustiske signaler gennem optiske absorption til detektering. Systemet består af en laser, en optisk tog lede lys til prismet / prøve og til laserenergien måling side. Laserenergien måling side anvendes til at normalisere Photoacoustic signal til den indfaldende laser energi som vist i figur 2. Den EFPA Systemet drives af en stepmotor driver til at rotere prismet / prøve til den vinkelmæssige spektre i PAS / TIRPAS refraktometriske og OTPAS . Systemet indsamler data via en digital erhvervelse kortet og tilvejebringer en brugergrænseflade og automatiseret stadium kontrol gennem en i hus program.
Protocol
1. Opsætning af systemet
- Brug cyanoacrylat epoxy til at klæbe en 9 mm diameter, 1 mm tyk rød latex gummi cylinder til forsiden af en 10 MHz ultralydtransducer og bruge cyanoacrylat epoxy til at klæbe en 9 mm diameter, 1 mm tyk rød latexgummi cylinder til en 6 mm tyk acryl blok, som derefter epoxied på samme måde til referencen ultralydstransduceren at fungere som en akustisk afstandsstykke.
- Oprette en optisk tog, der har en stråleudvider blive ramt af laseren først. Derefter placere en manuelt justerbar blænde sekunder. Endelig anvender en polariserende strålesplitter terning, som det tredje element og placere den ultrasoniske transducer ikke i prisme indehaveren EFPA og transduceren i prismeholderen den EFPA ved hver udgang af den ikke-polariserende stråledeler.
Bemærk: Den polariserende strålesplitter terning bruges til at sikre en ren, enkelt polarisering til excitation da dette er kritisk for korrekt funktionalitet af alle EFPA teknikker. - Udvid outgoing laserstråle med et objektiv til at skabe en stråleudvider på mindst 3X fra Q-switched Nd: YAG-laser.
Bemærk: Bjælken er bevidst overdimensioneret i forhold til latexen gummi absorber på prøven transduceren for at sikre korrekt sensorfunktion trods laserlys gå ud på grund af brydning gennem prisme ved varierende indfaldsvinkler. - Juster den optiske toget og EFPA prismeholderen sådan, at den flade side af bjerget nærmest prisme vil blive sat til en 0 ° vinkel ved hjælp af en digital niveau. Dette sikrer en korrekt udgangspunkt for vinkelspektrum data, som vil blive indsamlet under forsøgene.
- Tilslut og tænd eksterne enheder såsom oscilloskop, stepper motor driver til computeren, ultralyd transducere, og XY stage motorer. Tilslut fysisk transduceren ikke i EFPA prisme montere til Ch0 og fysisk forbinde transduceren i EFPA prisme mount til Ch1 via 50 ohm BNC kabler. Softwaren er forprogrammeret til at genkende encoustic signaler fra disse specifikke kanaler.
2. EFPA Systeminitialisering og optisk justering
- Juster manuelt indstillelige åbning til at blokere strålen til en 1 mm diameter.
- Start programmeringssoftware (f.eks LabVIEW), indstille vinklen til 70 ° ved at trykke på den grønne "bevægelse" knappen for at flytte holderen til den vinkel er nødvendig for 70 ° excitation ved prismet / prøve-grænsefladen.
- Brug passende laser sikkerhedsbriller (OD 7+ ved 532 nm), se ind i prismen fra siden vinkelret på laserstrålen og manuelt flytte scenen i X og Y-aksen ved hjælp af håndhjul indtil 1 mm laser spot er fluorescens synlig på gummilatex. Sørg for, at strålen er centreret på latex.
- Udvid manuelt indstillelige blænde til sin maksimale åbning og se på den løbende frontpanel af programmet for at sikre både laser energimåling Photoacoustic signal fra EFPA prisme mount (rød line) og Photoacoustic signal fra laserenergien måling side (hvid linje) er synlige, og er omtrent den samme amplitude.
- Stop programmet ved at trykke på "STOP" -knappen.
Bemærk: Hvis knappen ikke er trykket prisme skal være nulstilles manuelt, før du fortsætter testen. Når initialiseringen protokollen er afsluttet, kan udføres TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometri eller OTPAS.
3. TIRPAS Teknik
- Placer prismet i plast prisme montere adapteren som vist i figur 3. Placér 2,5 pi immersionsolie indeks tilpasset til den type prisme anvendes, på midten af prismet og sandwich olien ved at placere et substrat oven på olielag.
- Placer 25 pi prøve på latexgummi tilsluttet transduceren i EFPA transducermonteringen som vist i figur 3, således at det overtrækker hele overfladen uden bobledannelse. Prøven kanvære ethvert optisk absorberende materiale, såsom en opløsning af farvestof, en biologisk væske eller en analyt suspenderet i en opløsning. Der kræves ingen forberedelse af prøven. Komprimer prisme montere og spænd holderen sammen med monteringsskruer til et sæt moment på 16,75 g / mm for hver skrue.
- Vælg fanen "Setup" og vælg "Setup" på drop-down menuen.
- Kør programmet med titlen OTPAS tynd film analyzer_USB-5133.vi (Supplerende fil).
- Se den akustiske signal genereret af prøven som vist i figur 4.
Bemærk: Indfaldsvinklen kan ændres til at styre den optiske indtrængningsdybde kortvarigt felt at observere tyndere eller tykkere optiske sektioner af prøven.
4. PAS / TIRPAS Refraktometri
- Placer prismet i plast prisme montere adapteren som vist i figur 3. Placér 2,5 pi immersionsolie indeks matcher til den type prisme anvendes, på the midten af prisme og sandwich olien ved at placere et substrat oven på olielaget.
- Placer 25 pi prøve på gummi stykke forbundet til transduceren i EFPA transducerholderen som vist i figur 3. Komprimer prismet monteres og tilspændes holderen sammen med monteringsskruer til et sæt drejningsmoment på 16,75 g / mm for hver skrue.
- Vælg fanebladet "Angular Spectrum" og vælg "Angular Spectrum" på rullemenuen. Dernæst input de relevante parametre i programmet, som vist i tabel 1.
- Kør programmet og vente, indtil den kantede spektrum er afsluttet, og at programmet er slut.
- Højreklik på den kantede spektrum grafen og vælg "Eksporter → Eksporter data til excel" for at gemme data og åbne .csv-filen.
- Åbn denne data i en graftegning program (f.eks KaleidaGraph), og udføre en numerisk derivat på at klikke på "makroer" og vælge & #34; Derivat ". Indtast de relevante kolonner for at tage differentialkvotienten på, og tryk på" Okay "og den numeriske afledede vil blive beregnet.
- Tegn den numeriske afledede vs. vinkel og vælg "Curve fit". Vælg "Smooth" valgmulighed 5,18,98 og vælg afkrydsningsfeltet af data under "Curve fit valg" til at passe til at udjævne støj fra dataene. Vælg pil ned under "View" og vælg "Kopier kurvetilpasning til vinduet data" for at udpakke kurve fit data til en anden kolonne.
- Manuelt søge gennem kurvetilpasningen at finde den lokale minimum og dens tilsvarende indfaldsvinkel, der angiver en overgang fra PAS til TIRPAS regimer. Dette minimum svarer til den målte kritiske vinkel, som vist i figur 5. Brug af ligningen n prøven = n prisme sin θ c, beregnes den bulkbrydningsindeks af den ukendte prøve på den bølgelængde anvendes til laser forhør. Typiske resultater er vist i tabel 1.
5. OTPAS
- Placer 2,5 ul immersionsolie (indeks matches til type glas, der anvendes) på midten af prisme.
- Placer film eller substrat, der skal testes film opad (væk fra prismet) og sikre, at der dannes bobler under anbringelsen.
Bemærk: Hvis bobler dannes, fjernes prøve film eller substrat og forsøge at foretage ansøgning. - Placer 25 pi fordybelse olie på latex gummi, så nedsænkning olie frakker hele overfladen uden bobledannelse.
- Komprimere underlaget / filmlag, som vist i figur 3. Spænd monteringsskruerne til et sæt moment på 16,75 g / mm, der skal være ens for hver skrue.
Bemærk: Momentnøgle i protokollen er i oz.-in. derfor 16,75 g / mm ~ 15 oz.-in. - Vælg fanebladet "Angular Spectrum" og vælg "Angular Spectrum" på drop down mændu. Dernæst input de relevante parametre i programmet, som vist i tabel 3.
- Kør programmet og vente, indtil den kantede spektrum er afsluttet, og at programmet er slut.
- Kør testen ved at udføre trin 5,1-5,6 ved anvendelse af substratet eller filmen (alt efter hvad der ikke blev gjort tidligere) som vist i figur 6.
- Vælg "Curve Fitting" i drop down boksen og vælg "Curve fitting" fanen. Dernæst input de relevante parametre som vist i tabel 5. Vælg filmen scanning under "Sample". Vælg underlaget scanning under "Substrat".
- Input brydningsindekset, polarisering, og andre muligheder for scanninger tidligere kørt i trin 5.1-5.6, som vist i tabel 4.
- Kør programmet ved at vælge "Curve Fitting" i drop down boksen og vælge "Curve Fitting" fanen. Overhold brydningsindekset og tykkelse under4;. Film RI "og" Tykkelse på filmen "vises øverst til højre i programmets grafiske brugergrænseflade Typiske data er vist i figur 7.
- Brug "Batch fit" mulighed for at passe mange scanninger på en gang ved at indtaste antallet af scanninger til batch pasform og vælge en .csv-fil til output data til og gentag trin 5.10.
Bemærk: Når programmet køres det vil passe hvert sæt af data og output alle brydningsindeks, tykkelse, og restværdier til .csv. For at dette skal fungere, skal de scanninger være i en numerisk liste såsom scan_001.csv, scan 002.csv mv
Representative Results
Resultaterne er blevet vist for TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometri og OTPAS, der er de subtechniques i EFPA platformen. Figur 4 viser en repræsentative TIRPAS akustisk bølge genereret fra en absorberende prøve. Den bipolære karakter af den akustiske bølge er karakteristisk for TIRPAS teknik og indikerer, at TIRPAS forekommer. Denne bipolar bølgeform opstår på grund af den akustiske refleksion ved grænsefladen mellem prøven og glassubstratet grundet en stor forskel i akustisk impedans. For PAS / TIRPAS refraktometri Figur 5 og tabel 1 blev opnået. Figur 5 viser vinkelspektrum og numerisk derivat opnået for en prøve under afprøvning til at estimere bulkbrydningsindeks. Tabel 1 viser resultaterne af anvendelse af PAS / TIRPAS refraktometri at estimere bulkbrydningsindeks af en vand / PEG / Direkte rødt farvestof blanding som virksomrød til bulkbrydningsindeks estimat anvendelse af en standard håndholdt refraktometer. Endelig OTPAS resultater vist i figur 7 og tabel 2. Figur 7 viser to tal i kantede scanninger, der er taget i løbet OTPAS. Tabel 2 viser en sammenligning mellem OTPAS og spektroskopisk ellipsometri af de samme tynde filmprøver.
Figur 1. Subtechnologies af EFPA. EFPA øjeblikket består af tre forskellige sub-teknologier. Disse teknologier er TIRPAS, PAS / TIRPAS refraktometri og OTPAS. Hver teknik kan vurdere materialer at udlede eller bestemme forskellige egenskaber. TIRPAS registrerer materialer baseret på deres optiske absorption til biosensorer formål, vurderer PAS / TIRPAS refraktometri bulkbrydningsindeks, og OTPAS vurderer tyndfilm brydningsindeks end tykkelse. I TIRPAS, lyset ud over den kritiske vinkel θ c skaber et kortvarigt felt, der kan generere en akustisk bølge efter interaktion med et optisk absorber. I PAS / TIRPAS refraktometri er begge TIRPAS og PAS kurver opnået fra både flygtige felt Photoacoustic excitation og traditionel Photoacoustic excitation. Ved at plotte disse to ordninger på en kantet spektrum graf, kan overgangsperioden vinkel observeres, som derefter kan bruges til at udlede brydningsindekset. Endelig i OTPAS, er et spektrum af akustiske signaler opnået med laser bestråling ud over den kritiske vinkel θ c for både en tynd film på et substrat og et bart substrat. Ved at anvende en ikke-lineær kurve-fitting algoritme til dataene, den tynde film tykkelse og brydningsindeks kan udledes. Klik her for at se en større version af dette tal.
. Figur 2. EFPA skematiske / foto Venstre: For at opsætte EFPA laserstrålen skal udvides til at overfylde sensing område, som latex gummi. Strålen skal i første omgang være på en 45-graders vinkel til prisme som vist. Til højre:. Foto af opsætningen viser den optiske toget Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3. Prøve loading. Prøver er fyldt med prismet gør optiske kontakt via immersionsolie til substratet. I TIRPAS eller PAS / TIRPAS refraktometri, er direkte flydende kontakt opnås med prøven på underlaget til test. I OTPAS, den optiske kobling throUH yderligere immersionsolie mellem substratet og røde latexgummi muliggør optisk tunneling at forekomme. Holderen derefter spændt sammen ved hjælp af en momentnøgle og monteringsskruer. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4. TIRPAS typiske data. TIRPAS bølgeformer typisk har en bipolar akustisk signal udseende, der er karakteristisk for TIRPAS metoden. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5. PAS / TIRPAS typiske data. </ Strong> Venstre: vinkelspektrum data, der er opnået ved bestråling af prøven ved forskellige indfaldsvinkler. Højre: Numerisk derivat af venstre figur, der viser et lokale minimumsværdier som angiver overgangen fra PAS til TIRPAS regimer, som igen svarer til positionen af den kritiske vinkel. Genoptrykt med tilladelse. 18 Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 6. Program rutediagram. Programmet køres i et par iterative trin. Prismet mount er sat til nul grader, og derefter parametre vælges før du kører programmet. Derefter programmet køres til at erhverve en kantet spektrum af både et substrat og en film. Endelig er en kurve er tilpasning til dataene for at estimere filmen brydningsindeks og tykkelse. Genoptrykt med tilladelse. 6 Klik her for at se en større version af dette tal.
. Figur 7. OTPAS typiske data Venstre: Denne figur viser de kantede spektrum scanninger af en MgF2 film og en N-BK7 substrat hhv. Til højre: Ved at dividere MgF2 film kantet spektrum scanning af N-BK7 substrat scanning og multiplicere med en konstant faktor beta, kan der opnås grad af optisk tunneling (%) vs. indfaldsvinklen, som giver mulighed for estimering af refraktive indeks og tykkelsen af den tynde film. klik her for at se en større version af dette tal.
| PAS / TIRPAS | prøve 1 | prøve 2 | prøve 3 | prøve 4 | prøve 5 | Atago R-5000 |
| Direkte rød / PEG 125 ug / ml | 1,395 | 1,395 | 1,395 | 1,395 | 1,395 | 1,395-1,397 |
| Direkte rød / PEG 250 pg / ml | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,39 | 1,390-1,396 |
| Direkte rød / PEG 500 ug / ml | 1,388 | 1,389 | 1,389 | 1,389 | 1,389 | 1,381-1,395 |
| Direkte rød / PEG 750 ug / ml | 1,382 | 1,382 | 1,387 | 1,387 | 1,387 | 1,372-1,395 |
| myoglobin 460 ug / ml | 1,33 | 1,329 | 1,331 | 1,33 | 1,331 | 1,335 |
Tabel 1. PAS / TIRPAS resultater. Følgende tabel viser typiske resultater for Direct Red farvestof med 50% PEG blandedes i at hæve brydningsindekset. Genoptrykt med tilladelse. 18
| Test typen | Teknik | Film typen | brydningsindeks | Tykkelse (nm) |
| Intrasample | OTPAS | MgF2 200 nm | 1,384 ± 0,004 | 203 ± 6 |
| Intrasample | ellipsometry | MgF2 200 nm | 1,393 ± 0,001 | 192,4 ± 1,1 |
| Intersample | OTPAS | MgF2 200 nm | 1,395 ± 0,011 | 220 ± 19 |
| Intersample | ellipsometri | MgF2 200 nm | 1,392 ± 0,002 | 195,2 ± 1,8 |
Tabel 2. OTPAS resultater. Nedenstående tabel viser typiske resultater for 200 nm MgF2 tynde film i OTPAS vs. spektroskopiske ellipsometri. Intrasample refererer til afprøvning af en enkelt film ti gange, mens intersample refererer til test af ti film selvstændigt. Genoptrykt med tilladelse. 6
| # Af gennemsnit | 1 | Start vinkel | 60 | Warmup (min) | 0 | Brydningsindeks (prisme) | 1,519 |
| # scanninger | 1 | trinstørrelse | 0,1 | Gem til | "Yourfilename" .csv | Microstep # | 10 |
| Set Q-switch | 275 | Stop vinkel | 80 | Laser vælge | Surelite | Velocity (rpm) | 500 |
| Fejl tolerance (%) | 5 | Laser opstart | på | Lavpasfilter (progvædder) | 1,00 x 10 7 | Acceleration (RPS) | 200 |
Tabel 3. Kantede spektrum indstillinger til PAS / TIRPAS refraktometri. Nedenstående tabel viser de indstillinger, der er nødvendige for en kantet spektrum i PAS / TIRPAS refraktometri.
| # Af gennemsnit | 64 | Start vinkel | 70 | Warmup (min) | 1 | Brydningsindeks (prisme) | 1,519 |
| # scanninger | 1 | trinstørrelse | 0,1 | Gem til | "Yourfilename &# 8221; .csv | Microstep # | 10 |
| Set Q-switch | 275 | Stop vinkel | 72 | Laser vælge | Surelite | Velocity (rpm) | 500 |
| Fejl tolerance (%) | 5 | Laser opstart | på | Lavpasfilter (program) | 1,00 x 10 7 | Acceleration (RPS) | 200 |
Tabel 4. Kantede spektrum indstillinger for OTPAS. Nedenstående tabel viser de indstillinger, der er nødvendige for en kantet spektrum i OTPAS.
| Lavere brydningsindeks | 1 </ Td> | Tolerance | 1,00 x 10 -12 | coupler RI | 1,519 | substrat data | Vælg yourfilename.csv |
| Lavere tykkelse | 0 nm | Brydningsindeks gæt | 1.3 | Bølgelængde | 532 nm | Flere filer gemme til | Vælg yourfilename.csv |
| Øvre tykkelse | 1.000 nm | tykkelse gæt | 200 nm | Polarisering | P polariseret | Hvor mange filer | # Af filer, du ønsker at passe |
| Max iteration | 5.000 | substratRI | 1,519 | Film data | Vælg yourfilename.csv | Type af fit | Single fit / Batch fit |
Tabel 5. kurvetilpasning parametre. Nedenstående tabel viser kurven montering parametre, der er nødvendige for korrekt parameter estimering.
Supplerende Kode Fil:. OTPAS tynd film analyzer_USB-5133.vi Klik her for at downloade denne fil.
Disclosures
Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende finansielle interesser.
Acknowledgments
Dette projekt blev finansieret af National Science Foundation Brige Award (1.221.019).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 100 mm plano convex lens | Thorlabs | LA1509 | Plano convex lens for beam expander |
| -30 mm plano concave lens | Thorlabs | LC2679 | Plano concave lens for beam expander |
| 10 MHz Ultrasonic transducers | Harisonic | I31006T | Ultrasonic sensors used for photoacoustic detection, both for laser energy measurement and for OTPAS mount |
| Immersion oil Type A | Cargille | 16482 | Index of 1.519 to match that of NBK-7 substrates |
| Natural latex rubber sheet (red) | McMastercarr | 86085K11 | Index ~1.519 to match that of Type A immersion liquid to act as an optical absorber to measure optical tunneling and laser energy |
| Laser goggles | VERE | 53 | Used to protect eyes from laser light |
| Cage mounted non polarizing beam splitter cube | Thorlabs | CM1-BS013 | Split laser light so that one half can be measured and one half can be used for excitation |
| Cage mounted polarizing beam splitter cube | Thorlabs | CM1-PBS251 | Ensure light is polarized before being used for optical tunneling experiments |
| Graduated ring activated iris diaphragm | Thorlabs | SM1D12C | Cut beam down to a smaller size for alignment |
| Data acquisition card | National Instruments | USB-5133 | USB oscilloscope to acquire data |
| Stepper motor driver | National Instruments | MID-7604 | Stepper motor driver to drive stepper motors for angular spectra |
| Sherline XY stage (14”) | Sherline | 5600-CNC/5610-CNC | Sherline XY stage |
| 4-jaw self centering chuck | Sherline | 1076/1034 | Sherline rotational attachment |
| Right angle attachment | Sherline | 3701 | Right angle attachment to attach rotational mount |
| CNC rotary table | Sherline | 8730 | Rotary table for holding OTPAS prism/sample |
| Surelite I-20 laser system | Continuum | I-20 | Q-switched Nd:YAG laser for exciting samples |
| NBK-7 prism | Thorlabs | PS911 | Right angle prism for EFPA |
| Adjustable torque wrench | Tohnichi | RTD40Z | Adjustable torque wrench to equally tighten down the EFPA mount for each technique to 16.75 g/mm |
| Digital level | Micromark | 84519 | Digital level to ensure EFPA prism holder starts at 0 degree. |
References
- Byrappa, K., Kumar, B. V. S. Characterization of zeolites by infrared spectroscopy. Asian J Chem. 19 (6), 4933-4935 (2007).
- Coquil, T., Richman, E. K., Hutchinson, N. J., Tolbert, S. H., Pilon, L. Thermal conductivity of cubic and hexagonal mesoporous silica thin films. J Appl Phys. 106 (3), 034910 (2009).
- Courjon, D. Near-Field Microscopy and Near-Field Optics. , Imperial College Press. (2003).
- Dultsev, F. N. Investigation of the microporous structure of porous layers using ellipsometric adsorption porometry. Thin Solid Films. 458 (1-2), 137-142 (2004).
- Goldschmidt, B. S. Photoacoustic Evaluation of Surfaces via Pulsed Evanescent Field Interaction. , University of Missouri. Doctor of Philosophy thesis (2014).
- Goldschmidt, B. S., et al. Characterization of MgF2 thin films using optical tunneling photoacoustic spectroscopy. Opt Laser Technol. 73, 146-155 (2015).
- Junno, T., Anand, S., Deppert, K., Montelius, L., Samuelson, L. Contact mode atomic force microscopy imaging of nanometer-sized particles. Appl Phys Lett. 66 (24), 3295 (1995).
- Kang, T., Oh, S., Hong, S., Moon, J., Yi, J. Mesoporous silica thin films as a spatially extended probe of interfacial electric fields for amplified signal transduction in surface plasmon resonance spectroscopy. Chem Commun. (28), 2998-3000 (2006).
- Kresge, C. T., Leonowicz, M. E., Roth, W. J., Vartuli, J. C., Beck, J. S. Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism. Nature. 359 (6397), 710-712 (1992).
- Lew, C. M., Cai, R., Yan, Y. Zeolite Thin Films: From Computer Chips to Space Stations. Acc Chem Res. 43 (2), 210-219 (2010).
- Marchand, D. J., Hsiao, E., Kim, S. H. Non-contact AFM imaging in water using electrically driven cantilever vibration. Langmuir. 29 (22), 6762-6769 (2013).
- Yamada, T., et al. Surface Photovoltage NO Gas Sensor with Properties Dependent on the Structure of the Self-Ordered Mesoporous Silicate Film. Adv Mater. 14 (11), 812-815 (2002).
- Harrick, N. J.
- Splinter, R., Hooper, B. A. An Introduction to Biomedical Optics (Optics and Optoelectronics). , Taylor and Francis, Inc. (2006).
- Sathiyamoorthy, K., Joseph, J., Hon, C. J., Matham, M. V. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 8001, Braga. (2011).
- Hernandez, C. M., Murray, T. W., Krishnaswamy, S. Photoacoustic characterization of the mechanical properties of thin films. Appl Phys Lett. 80 (4), 691 (2002).
- Veldhuis, G. J., Parriaux, O., Hoekstra, H. J. W. M., Lambeck, P. V. Sensitivity enhancement in evanescent optical waveguide sensors. J Lightwave Technol. 18 (5), 677-682 (2000).
- Goldschmidt, B. S., et al. Photoacoustic measurement of refractive index of dye solutions and myoglobin for biosensing applications. Biomed Opt Express. 4 (11), 2463-2476 (2013).
- Hansma, P. K., et al. Tapping mode atomic force microscopy in liquids. Appl Phys Lett. 64 (13), 1738 (1994).
- Shen, Y. C., Zhang, S. Y., Jiang, Y. S., Zhu, R., Wei, Y. Angular resonance absorption spectra of Langmuir-Blodgett films studied by the photoacoustic technique. Thin Solid Films. 248 (1), 36-40 (1994).
- Inagaki, T., Motosuga, M., Arakawa, E. T., Goudonnet, J. P. Coupled surface plasmons in periodically corrugated thin silver films. Phys Rev B Condens Matter. 32 (10), 6238-6245 (1985).
- Negm, S., Talaat, H. Effect of intrinsic surface roughness and other decay processes on surface plasmon polariton resonance halfwidth. Ultrasonics Symposium. 1, 509-514 (1992).
- Hinoue, T., Murata, H., Kawabe, M., Yokoyama, Y. Effects of thermal diffusion and solvent materials on photoacoustic signals in total internal reflection technique. Anal Sci. 2 (5), 407-410 (1986).
- Xu, M., Zhang, S., Inagaki, T. Investigation of optical resonance absorption on bigratings by photoacoustic angular spectroscopy. Shengxue Xuebao/Acta Acustica. 25 (5), 440-444 (2000).
- Hinoue, T., Kawabe, M., Yokoyama, Y. Measurement of concentration profile of dye at glass-solution interface by photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique. Bull Chem Soc Jpn. 60 (10), 3811-3813 (1987).
- Iwasaki, T., Sawada, T., Kamada, H., Fujishima, A., Honda, K. Observation of semiconductor electrode-dye solution interface by means of fluorescence and laser-induced photoacoustic spectroscopy. J Phys Chem. 83 (16), 2142-2145 (1979).
- Rothenhausler, B., Rabe, J., Korpiun, P., Knoll, W. On the decay of plasmon surface polaritons at smooth and rough Ag-air interfaces: A reflectance and photo-acoustic study. Surf Sci. 137 (1), 373-383 (1984).
- Jiang, Y., Zhang, S., Shao, H., Yuan, C. Optical properties of Langmuir-Blodgett films investigated by a photoacoustic technique. Appl Opt. 34 (1), 169-173 (1995).
- Inagaki, T., Goudonnet, J. P., Royer, P., Arakawa, E. T. Optical properties of silver island films in the attenuated-total-reflection geometry. Appl Opt. 25 (20), 3635-3639 (1986).
- Talaat, H., Bucaro, J. A., Huang, W., Macdiarmid, A. G. Photoacoustic detection of plasmon surface polaritons in heavily doped polyacetylene films. Synth Met. 10 (4), 245-253 (1985).
- Jung, C. S., Park, G., Kim, Y. D. Photoacoustic determination of field enhancement at a silver surface arising from resonant surface plasmon excitation. Appl Phys Lett. 47 (11), 1165-1167 (1985).
- Inagaki, T., Nakagawa, Y., Arakawa, E. T., Aas, D. J. Photoacoustic determination of radiative quantum efficiency of surface plasmons in silver films. Phys Rev B. 26 (12), 6421-6430 (1982).
- Hinoue, T., Shimahara, Y., Yokoyama, Y. Photoacoustic observation of solid-liquid interface by means of total internal reflection technique. Chem Lett. 12 (2), 225-228 (1983).
- Hinoue, T., Shimahara, Y., Murata, H., Yokoyama, Y. Photoacoustic spectrometry by total internal reflection technique: Dependence of photoacoustic signal intensity on concentration and optical path. Bunseki kagaku. 33 (11), E459-E466 (1984).
- Hinoue, T., Murata, H., Yokoyama, Y. Photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique : Theory and experiment. Anal Sci. 2 (5), 401-406 (1986).
- Inagaki, T., Kagami, K., Arakawa, E. T. Photoacoustic study of surface plasmons in metals. Appl Opt. 21 (5), 949-954 (1982).
- Negm, S., Talaat, H., Pelzl, J. Proceedings of the IEEE Ultrasonics Symposium. 2, IEEE. Piscataway, NJ, United States, Baltimore, MD, USA. 1259-1261 (1993).
- Talaat, H., Dardy, H. D. Ultrasonics Symposium Proceedings. 2, IEEE. New York, NY, USA, Atlanta, Ga, USA. 700-703 (1983).
- Royer, P., Goudonnet, J. P., Inagaki, T., Chabrier, G., Arakawa, E. T. Photoacoustic study of the optical absorption of oblate silver spheroids in attenuated-total-reflection geometry. Physica Status Solidi (a). 105 (2), 617-625 (1988).
- Abdallah, T., Negm, S., Talaat, H. Photoacoustic surface plasmon for the detection of nicotine. Egypt J Solids. 25 (2), 181-189 (2002).
- Negm, S., Talaat, H. Radiative and non-radiative decay of surface plasmons in thin metal films. Solid State Commun. 84 (1-2), 133-137 (1992).
- Negm, S., Talaat, H. Surface plasmon resonance halfwidths as measured using attenuated total reflection, forward scattering and photoacoustics. J Phys: Condens Matter. 1 (50), 10201-10205 (1989).
- Muessig, P. R., Diebold, G. J. Total internal reflectance optoacoustic spectroscopy. J Appl Phys. 54 (8), 4251 (1983).
- Sudduth, A. S. M., Goldschmidt, B. S., Samson, E. B., Whiteside, P. J. D., Viator, J. A. Total internal reflection photoacoustic detection spectroscopy. Progress in Biomedical Optics and Imaging. 7899, 78993E-78993E-78998 (2011).
- Goldschmidt, B. S., et al. Total internal reflection photoacoustic spectroscopy for the detection of beta-hematin. J Biomed Opt. 17 (6), 061212 (2012).
- Hinoue, T., Imamura, G., Yokoyama, Y. Study of the Adsorption Layer at the Glass-Dye Solution Interface by Variable Incidence-Angle Internal-Reflection Spectrometry. Bull Chem Soc Jpn. 66 (12), 3680-3685 (1993).
- Hinoue, T., Kawabe, M., Doi, S., Yokoyama, Y. Photoacoustic estimation of reflectivities at solid-liquid interfaces by using total internal reflection technique. Hyomen Kagaku. 10 (2), 129-134 (1989).
- Hinoue, T., Kawabe, M., Yokoyama, Y. Measurement of concentration profile of dye at glass-solution interface by photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique. Chem Soc Japan. 60, 3811-3813 (1987).
- Hinoue, T., Murata, H., Yokoyama, Y. Photoacoustic spectrometry coupled with total internal reflection technique: theory and experiment. Anal Sci. 2, 401-406 (1986).
- Kinney, J. B., Staley, R. H.
- McDonald, F. A., Wetsel, G. C. Jr
- Rosencwaig, A.
- Jacques, S. L., Palthauf, G., Viator, J. A. Photoacoustic imaging in biological tissues with pulsed lasers. Ann Biomed Eng. 28 (Suppl. 1), S-39 (2000).
- Xu, M., Wang, L. V.
- Rosencwaig, A.
- Hess, P. Photoacoustic, Photothermal and Photochemical Processes at Surfaces and in Thin Films. , Springer-Verlag. (1989).
- Rosencwaig, A. Photoacoustics and Photoacoustic Spectroscopy. , Wiley. (1980).
- Rosencwaig, A.
- Rosencwaig, A., Gersho, A. Theory of the photoacoustic effect with solids. J Appl Phys. 47 (1), 64-69 (1976).
- Holan, S. H., Viator, J. A. Automated wavelet denoising of photoacoustic signals for circulating melanoma cell detection and burn image reconstruction. Phys Med Biol. 53 (12), N227-N236 (2008).
- Viator, J. A. Characterization of Photoacoustic Sources in Tissue Using Time Domain Measurements. , Oregon Graduate Institute of Science \& Technology. (2000).
- Viator, J. A., et al. Clinical testing of a photoacoustic probe for port wine stain depth determination. Lasers Surg Med. 30 (2), 141-148 (2002).
- Viator, J. A., et al. A comparative study of photoacoustic and reflectance methods for determination of epidermal melanin content. J Invest Dermatol. 122 (6), 1432-1439 (2004).
- Viator, J. A., Jacques, S. L., Prahl, S. A. Depth profiling of absorbing soft materials using photoacoustic methods. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 5 (4), 989-996 (1999).
- Weight, R. M., Viator, J. A. Detection of circulating tumor cells by photoacoustic flowmetry. Methods Mol Biol. 1102, 655-663 (2014).
- Gutierrez-Juarez, G., et al. Detection of melanoma cells in vitro using an optical detector of photoacoustic waves. Lasers Surg Med. 42 (3), 274-281 (2010).
- McCormack, D., Bhattacharyya, K., Kannan, R., Katti, K., Viator, J. A. Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE. 7564, (2010).
- McCormack, D., Bhattacharyya, K., Kannan, R., Katti, K. Enhanced photoacoustic detection of melanoma cells using gold nanoparticles. Lasers Surg Med. Viator, J. A. 43 (4), 333-338 (2011).
- Hu, S., Maslov, K., Tsytsarev, V., Wang, L. V. Functional transcranial brain imaging by optical-resolution photoacoustic microscopy. J Biomed Opt. 14 (4), 040503-040503-040503 (2009).
- Viator, J. A., et al. Gold nanoparticle mediated detection of prostate cancer cells using photoacoustic flowmetry with optical reflectance. J Biomed Nanotechnol. 6 (2), 187-191 (2010).
- Bhattacharyya, K., et al. Gold Nanoparticle-Mediated Detection of Circulating Cancer Cells. Clin Lab Med. 32 (1), 89-101 (2012).
- Galanzha, E. I., Shashkov, E. V., Tuchin, V. V., Zharov, V. P. In vivo multispectral, multiparameter, photoacoustic lymph flow cytometry with natural cell focusing, label-free detection and multicolor nanoparticle probes. Cytometry Part A. 73A (10), 884-894 (2008).
- Viator, J. A., Choi, B., Ambrose, M., Spanier, J., Nelson, J. S. In vivo port-wine stain depth determination with a photoacoustic probe. Appl Opt. 42 (16), 3215-3224 (2003).
- Wang, L. V. Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography. Nature Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).
- Rousseau, G., Gauthier, B., Blouin, A., Monchalin, J. P. Non-contact biomedical photoacoustic and ultrasound imaging. J Biomed Opt. 17 (6), 061217-061211-061217-061217 (2012).
- Hochreiner, A., Bauer-Marschallinger, J., Burgholzer, P., Jakoby, B., Berer, T. Non-contact photoacoustic imaging using a fiber based interferometer with optical amplification. Biomed Opt Exp. 4 (11), 2322-2331 (2013).
- Wang, Y., Li, C., Wang, R. K. Noncontact photoacoustic imaging achieved by using a low-coherence interferometer as the acoustic detector. Opt Lett. 36 (20), 3975-3977 (2011).
- McCormack, D., et al. Photoacoustic detection of melanoma micrometastasis in sentinel lymph nodes. J Biomech Eng. 131 (7), 074519 (2009).
- Weight, R. M., Viator, J. A., Dale, P. S., Caldwell, C. W., Lisle, A. E. Photoacoustic detection of metastatic melanoma cells in the human circulatory system. Opt Lett. 31 (20), 2998-3000 (2006).
- Swearingen, J. A., Holan, S. H., Feldman, M. M., Viator, J. A. Photoacoustic discrimination of vascular and pigmented lesions using classical and Bayesian methods. J Biomed Opt. 15 (1), (2010).
- Talbert, R. J., Holan, S. H., Viator, J. A. Photoacoustic discrimination of viable and thermally coagulated blood using a two-wavelength method for burn injury monitoring. Phys Med Biol. 52 (7), 1815-1829 (2007).
- Samson, E. B., et al.
- Goudonnet, J. P., Inagaki, T., Arakawa, E. T., Ferrell, T. L. Angular and polarization dependence of surface-enhanced Raman scattering in attenuated-total-reflection geometry. Phys Rev B. 36 (2), 917-921 (1987).
- Inagaki, T., Kagami, K., Arakawa, E. T. Photoacoustic observation of nonradiative decay of surface plasmons in silver. Phys Rev B. 24 (6), 3644-3646 (1981).
- Ruddy, V., MacCraith, B. D., Murphy, J. A. Evanescent wave absorption spectroscopy using multimode fibers. J Appl Phys. 67 (10), 6070-6074 (1990).
- Gupta, B. D., Singh, C. D. Fiber-optic evanescent field absorption sensor: A theoretical evaluation. iber Integr Opt. 13 (4), 433-443 (1994).
- Court, I. N., von Willisen, F. K. Frustrated Total Internal Reflection and Application of Its Principle to Laser Cavity Design. Appl Opt. 3 (6), 719-726 (1964).
- Suter, J. D., Sun, Y., Howard, D. J., Viator, J. A., Fan, X. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. 7056, (2008).
- DeGrandpre, M. D., Burgess, L. W. Long path fiber-optic sensor for evanescent field absorbance measurements. Anal Chem. 60 (23), 2582-2586 (1988).
- Sun, Y., et al. Optofluidic ring resonator sensors for rapid DNT vapor detection. Analyst. 134 (7), 1386-1391 (2009).
- Mukundan, H., et al. Waveguide-Based Biosensors for Pathogen Detection. Sensors. 9 (7), 5783-5809 (2009).
- Gohring, J. T., Dale, P. S., Fan, X. Detection of HER2 breast cancer biomarker using the opto-fluidic ring resonator biosensor. Sensors and Actuators B: Chemical. 146 (1), 226-230 (2010).
- Sai, V. V. R., et al. Label-free fiber optic biosensor based on evanescent wave absorbance at 280nm. Sensors Actuators B: Chem. 143 (2), 724-730 (2010).
- Wang, F., Anderson, M., Bernards, M. T., Hunt, H. K. PEG Functionalization of Whispering Gallery Mode Optical Microresonator Biosensors to Minimize Non-Specific Adsorption during Targeted, Label-Free Sensing. Sensors (Basel). 15 (8), 18040-18060 (2015).
- Leung, A., Shankar, P. M., Mutharasan, R.
- Saavedra, S. S., Reichert, W. M. Integrated optical attenuated total reflection spectrometry of aqueous superstrates using prism-coupled polymer waveguides. Anal Chem. 62 (20), 2251-2256 (1990).
- Cargille Labs. Cargille Microscope Immersion Oils. , http://www.cargille.com/immeroil.shtml (2015).
- Stineman, R. W. A Consistently Well-Behaved Method of Interpolation. Creat. Comp. , 54-57 (1980).
