Geleneksel ve Holografik Optik Yakalama Yetenekleri ile bir Yüksek Çözünürlüklü Mikroskop İnşaatı

Bu prosedürde, konvansiyonel ve holografik bir optik tuzaklama hattı kurulur ve hizalanır. Bunu gerçekleştirmek için öncelikle optik bileşenlerin konumlarını belirleyin, ardından bileşenleri uygun konumlarına güvenli bir şekilde monte edin. Sonrasında, tuzaklamayı mümkün kılmak için optikleri hizalayın. Son adım, TED ışınını holografik aynadan gelecek şekilde engellemektir.

Sonuç olarak, tamamlanan sistem eş zamanlı holografik ve standart tuzaklamaya olanak tanır. Bu tekniğin, yalnızca standart tuzaklama gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, birden fazla kırıcı nesnenin üç boyutta eş zamanlı olarak konumlandırılmasına ve hızlı nesne manipülasyon ölçümlerine imkan vermesidir. Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler; tasarım, yerleşim ve hizalamanın zorlayıcı olabilmesi nedeniyle güçlük çekebilirler.

Bu videonun başlangıç noktası, 980 nanometrede bir optik tuzak oluşturmak için mikroskobun yerleştirildiği bir optik masadır. Bu dalga boyuna sahip, kolayca temin edilebilen lazer diyotlarından biriyle başlayın. Polarizasyon korumalı, bilinen mod alanı çapına sahip tek modlu fiber içeren bir pig-tail lazer kullanın.

Fiber, mod filtresi görevi görecek kadar uzun olmalı ve FCPC veya F-C-A-P-C konnektörlü bir fiber kanal konnektörü ile sonlandırılmalıdır. Tek modlu optik fibere dikkatle yaklaşılmalı ve bükülmelerden kaçınılmalıdır. Lazer diyodu ile güç ve sıcaklık kontrolüne olanak tanıyan düzeneği sabitleyin.

Pasif ısı gidermeyi maksimize etmek için bağlantı ayağı doğrudan optik masaya sabitlenmelidir. Ardından, fiber konnektörü ışın kolime edici optiklere monte edin. Seçilen fiber portunun, diyodun mod alan çapıyla uyumlu olduğundan emin olun.

Pigtail fiberi, ışın yönlendirme genişlemesine ve diğer bileşenlerin yerleşimine imkan tanıyacak yeterli mesafede, toplama adaptörünü optik masaya sabitleyerek bağlayın. Lens aralığını belirlemek ve sağlam, tekrarlanabilir bir konumlandırma sağlamak için çubuk renkleri kullanılabilir. Mikroskoba giden toplam ışın yoluyla karşılaştırılabilir mesafeler boyunca tutarlı bir ışın belirsizliği sağlamak için fiber portunu ayarlayın.

DDE lazer ışınının yolunda beş adet ayna bulunmaktadır. DDE lazerinden başlayarak, çıkışını mikroskop gövdesine yönlendirmek için iki ayna yer alır. Işın ayrıca, lazer diyot ışınının geliş açısına 45 derece açıyla azalmadan iletilmesini sağlayan dikroik bir aynadan geçmelidir.

Son olarak, görünür ışığı geçiren ancak yakın kızılötesi ve üzerini yansıtan iki ek kısa geçişli dik aynası kullanılır. Işın, mikroskobun içine ve dışına yönlendirilir. Sonsuzluk alanı bir, aynaları ayarlamak için mikroskop gövdesinin içindedir; mikroskop objektifini çıkarın.

Işını objektif montaj tablasındaki açıklıktan geçirmek için aynaları ve bir kızılötesi görüntüleme kartını kullanın. Işın merkezden kaymışsa, hizalamayı düzeltmek için aynaları ayarlayarak ışının merkeze gelmesini sağlayın. Lenslerin montajında, kafes sistemi rijit bir düzenek oluşturulmasını sağlayabilir.

Kumpaslar, kurulum öncesinde kafes çubukları boyunca mercekler arasındaki mesafeleri önceden ölçmek için kullanılabilir. Işını mikroskobun optik ekseni boyunca olacak şekilde, objektif yerine özel bir adaptörle kırmızı bir lazer işaretleyiciyi geçici olarak monte edin. 980 nanometre ışın genişleticiyi yerleştirmek ve kaba hizalamasını yapmak için görünür lazer işaretleyici ışınını kullanın.

Bu düzenek, ışın belini yaklaşık iki katına çıkarmak için Keary diziliminde 60 milimetre ve 125 milimetre odak uzaklığa sahip lensler kullanır. Ardından, işaretleyici ışını kılavuz olarak kullanarak 980 nanometre yönlendirme lenslerini buraya yerleştirin. Her lens 60 milimetrelik bir odak uzaklığına sahip tutucuya sahiptir; ışın yolundaki ilk lens, ışın yönlendirmesine olanak sağlamak için en az yarım inç hareket açıklığına sahip hassas bir X, Y, Z tablası üzerindedir.

İkinci mercek, şimdi birinci mercek ile birebir keary düzenlemesi oluşturacak şekilde konumlandırılabilir. Bu mercek, objektifin arka odak düzlemine optik olarak konjuge olacak şekilde yerleştirilmelidir. Holografik tuzağı hazırlamak için 1064 nanometre lazeri, yaklaşık olarak 980 nanometre ışının yüksekliğinde yükseltilmiş bir platforma monte edin.

Lazer çıkışının hemen ardına bir yarım dalga plakası ve polarizatör yerleştirin. Bu, lazer gücünün manuel olarak ayarlanmasına olanak tanır. Bu lazer için ışın genişleticiyi, ışın belinin holografik aynanın diyagonal boyutuna uygun şekilde genişletileceği şekilde kurun.

Alan kısıtlıysa, burada 16 milimetre ve 175 milimetre gibi kısa odak uzaklığa sahip lensler kullanın. Şimdi, kullanılan ticari holografik paketin bir parçası olan uzaysal ışık modülatörünü (SLM) konumlandırmak için lazer işaretleyici ışınını kullanın. Bu deneyde, uzaysal ışık modülatörü, objektifin arka odak düzlemi ile optik olarak konjuge olacak şekilde konumlandırılmalıdır.

Lazer işaretleyici ışının mümkün olan en küçük geliş açısına sahip olacak şekilde, ancak yansıması optik masa üzerindeki tüm donanımları güvenli bir şekilde geçecek şekilde yerleştirin. Işığını uzaysal ışık modülatörüne yönlendirmek için 1064 nanometre lazer ışın genişleticisinin önüne başka bir ayna yerleştirin. Lazer işaretleyici ışığının, ışın genişletici açıklığının merkezine çarptığından emin olun.

Son olarak, uzaysal ışık modülatörü ile dikroik ayna arasına bir teleskop mercek çifti yerleştirin. Bu merceklerin odak uzaklıkları 125 milimetre ve 200 milimetredir. Lazer işaretçiyi çıkarın ve kaba hizalama açıklığı olarak hizmet etmesi için özel adaptör bağlantısını yerinde bırakın.

Hizalamayı yalnızca 980 nanometre ışını kullanarak kontrol etmeye başlayın. Özel adaptördeki açıklığın merkez ekseni boyunca ilerlemesi için 980 nanometre ışınını hizalamak amacıyla bir kızılötesi kart görüntüleyici kullanın. Ardından, 1064 nanometre ışınının ortak ışın yolu boyunca 980 nanometre ışınıyla aynı noktalara çarptığından emin olmak için kızılötesi kartı kullanın.

Bu işlem tamamlandıktan sonra, özel lazer işaretleyici montaj adaptörünü yüksek sayısal açıklıklı bir yağ veya su objektifi ile değiştirin. Ardından, holografik ayna kapalıyken kamerada radyal olarak simetrik bir girişim deseni görülene kadar lazer ışınını hareket ettirerek 980 nanometrelik tuzağı hizalayın. Kırılmamış 1064 nanometrelik ışını hareket ettirmek için uzaysal ışık modülatörünü ve ilk dikroik aynayı kullanarak 1064 nanometrelik tuzağı hizalayın.

Bu örnekte, her iki tuzak için hizalanmış görüntü, verimli tuzaklama için iyi bir hizalamaya işaret etmektedir, ancak daha da geliştirilebilir. Ayrıca, kare bir SLM aynasına çarpan yuvarlak 1064 ışınıyla ilişkili, lens hizalaması rafine edilerek kolayca giderilemeyecek küçük sapmalar mevcuttur. Uzaysal ışık modülatöründen gelen etkisiz ışının ürettiği tuzağı engellemek için, bu sistemde örnek düzlemine konjuge bir konuma, etkisiz ışığın yoluna küçük, opak bir nesne yerleştirin.

Metalden yapılmış, 100 ila 300 mikron çapında opak bir mikroküre, kızılötesi geçirgen yuvarlak bir cam lamelle veya pencereyle yapıştırılır. Blok, lenslerin ve optik olarak örnek düzlemine konjuge olan ortak odak noktasına yerleştirilir. Optik tuzaklama ışınları mikroskobun sonsuzluk boşluğuna verildiğinde, ışın engelleyici, izlenmeyen ışığı engellemek için konumlandırılabilir veya tüm ışığın geçmesine izin vermek için hareket ettirilebilir.

Kurulan düzenek, operatörün gerçek zamanlı olarak birden fazla kırıcı nesneyi yakalamasına ve bunları görüş alanı içindeki üç boyutun tamamında konumlandırmasına olanak tanır. Burada, cihazın holografik yetenekleri, deiyonize su içerisinde süspansiyonda bulunan mikrokürelerin yakalanmasıyla gösterilmektedir; kırmızı ve yeşil daireler tuzak konumlarını göstermekte olup, yeşil renk bu klipte yeniden konumlandırmak için seçilen tuzağı belirtmektedir; bir nesne yakalandıktan sonra oynatma hızı artırılmış ve tuzağı manuel olarak yeniden konumlandırılmıştır.

Final düzenleme, bu deneyin gerçekleştirildiği Utah Üniversitesi'nin logosunu tasvir eden 11 boncuktan oluşmaktadır. Sistem aynı zamanda hem holografik hem de geleneksel tuzakların birlikte kullanılmasına olanak tanır. Burada, operatör tarafından tanımlanan ve kontrol edilen iki sıra holografik tuzak bulunmaktadır.

İki sıra arasına ek bir konvansiyonel tuzak tanımlanır. Deiyonize su içinde süspande edilmiş mikroküreler tuzaklar tarafından bağlanır. Merkezdeki boncuk, 4,1 micrometers maksimum mekansal yer değiştirmeye kadar hareket ettirilir ve ardından aynı koşullar altında orijinal konumuna geri getirilir.

Ancak merkez boncuğu saniyede 82 mikrometre hızla hareket ettiğinde, bu kare dizisi elde edilir. İkinci ve üçüncü görüntülerdeki hareket bulanıklığına dikkat edin. Bu videoyu izledikten sonra, aynı düzenek içerisinde bağımsız holografik ve normal tuzaklar içeren ikili bir optik tuzak sisteminin nasıl kurulacağı ve hizalanacağı konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmanız gerekir.

Yüksek güçlü lazerlerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın ve uygun koruyucu gözlük takmak gibi önlemler alın.