Optik Levitation şarj edilmiş damlacıkları uzak Labs kullanarak güvenli deneme
January 10th, 2019
Optik havaya yükselme dielektrik nesneleri mikrometre boyutlu lazer ışığı kullanarak levitating bir yöntemdir. Bilgisayarlar ve otomasyon sistemleri, bir deney üzerinde optik havaya yükselme kullanan uzaktan kontrol edilebilir. Burada, biz mevcut olan bir uzaktan kumandalı optik levitation sisteme her ikisi için kullanılan eğitim ve araştırma amaçlı.
Protokolümüz foton basıncı veya yüklü bir parçacığın elektrik alanında nasıl hareket etmesi gibi birçok temel fiziksel kavramı görselleştirmek için kullanılabilir. Dahası, tüm bu görevler uzaktan gerçekleştirilebilir. En büyük avantajı, fiziksel olayları tek dedektör olarak çıplak gözle görselleştirebiliyor olmamız, ya doğrudan lazer gözlük kullanarak, ya da bir web kamerası kullanarak bilgisayar ekranında.
Örneğin deneysel sistem, sıvı damlacıkları arasındaki korelasyonları veya Raman Spektroskopisi kullanarak bir damlacık kimyasal bileşimi ni araştırarak atmosferik bilimlerde içgörü sağlayabilir. Uzaktan erişim protokolü çok çeşitli deneme türleri için geçerlidir. Ana deneysel sorun biz yüksek güçlü lazerler kullanmaktır.
Bu nedenle sıkı lazer güvenlik yönetmelikleri uygulanmalıdır. Bu deneydeki tüm fikir, normalde kara kutu deneylerinde ya da teorik tedaviler yoluyla gösterilen fizik kavramlarını görselleştirmektir. Deney Oscar Isaksson ve Andreas Johansson tarafından gösterilecek.
Her ikisi de yerel bir lisede öğretim ve bir PH hedefleyen araştırma yapmak arasında zaman paylaşımı vardır. D.degree. Ne zaman güçlü lazerler dahil olursa, güvenlik en önemli öncelik olmalıdır. Bu lazerler iki Watt görünür lazer radyasyonu sağlar.
Bu nedenle tüm personel Lazer Güvenlik Kursuna katılmak zorundadır. Laboratuvar alanındaki herkese lazerin açık olacağını bildirerek başlayın. Daha sonra laboratuvarın içindeki lazer uyarı lambasını açın.
Daha sonra, dört ışık emici panoları yerleştirin ve lazer ve emici panoları arasındaki boşluğu engellerden arındığını kontrol edin. Ayrıca, bindirme hücresi ve ışın bloğu arasındaki boşluğun nesnelerden arındırılmış olup olmadığını kontrol edin. Lazer başlamadan önce, aynı zamanda herhangi bir saat ve metal halkaları kaldırmak ve uygun göz koruması koymak.
Şimdi, laboratuar bilgisayarını açın ve çalışmaya hazır olana kadar bekleyin. Masaüstünden Uzaktan Başlatma klasörünü açın ve Main1806 simgesine tıklayın. VI.Sol üst köşedeki oka basarak programı çalıştırın.
EJS Değişkenleri altında, Laser Remote Enable 2 Power adlı onay kutusunu işaretleyin ve lazer akımını 2 ila 25'e ayarlayın, böylece lazer gücü sağa doğru kaydırarak %25'te biter ve ışın ların ışın dom'a olduğundan emin olmak için hizalama lazer gözlüklerini kullanarak lazer ışınını gözlemleyin. Değilse, kiriş dom konumunu ayarlayın. Daha sonra, droplets lazer ışını içine düşene kadar damlacık dağıtıcı ucu taşımak için, tabanında sürüş vidaları çevirerek, Çeviri Aşaması nı ayarlayın, program VI.Then Drops2 kontrol edin.
Geri yazılım, bir damlacık tuzak Lazer Akım 2 giriş alanını kullanarak yaklaşık% 66 lazer gücü yükseltmek. Bir damlacık kapana kısılır kısmaz, Drops2'nin onayLarını kaldırın. Metin protokolünü izleyerek damlacık boyutunu ve polaritesini belirledikten sonra, bilinen boyutunu yoğunluğu ile çarparak damlacık yükünü belirleyin.
Ardından, E-Field DC Control 2'yi Sıfıra ayarlayın ve liste Dalga Formu'ndaki PSD Normalleştirilmiş Konum İzlemesi ile damlacık konumunun ortalama değerini tahmin edin ve not edin. Denklem 2'de F-Read 1 olarak verilen lazer gücünün değerini hesaplayın. Şimdi, E-Field DC Control 2'yi 1 ila 5 Volt veya 1 ve 5 Volt arasında ayarlayın, böylece damla yukarı doğru hareket eder.
Damlacık şimdi yeni bir pozisyonda. Damlacık orijinal konumuna dönene kadar lazer gücünü yavaşça azaltın. Yeni lazer gücünü F-Read 2 olarak yazın.
Uzak Laboratuvar'a erişmek için Unilab'ın web sayfasını bir web tarayıcısı üzerinden açın. Bağlandıktan sonra, üstbilginin altındaki menünün ilk öğesinde istenen dili seçin. Ardından aşağıdaki verileri kullanarak oturum açın.
Kurs alanında, giriş alanının yanında, Göteborg Üniversitesi'nin logosuna sol tıklayın. Daha sonra, bu deneyin materyaline erişmek için Optik Levitation'a tıklayın. Uzak Optik Levitasyon Laboratuvarı'na tıklayarak Uzak Laboratuvara erişin.
Bundan sonra, web sayfasının ana bilgisayarının bu şekilde göründüğünden ve Uzak Laboratuvarın kullanıcı arabirimini gösterdiğinden emin olun. Ardından Bağlan düğmesine tıklayın. Bağlantı başarılı olursa, düğme metni Bağlı olarak değiştirilir.
Ardından, İzleme Droplets'e tıklayın ve PSD verilerinin alınıp alındığını kontrol edin. Ardından, kurulumun tüm öğelerini tanımlamak için Genel Görünüm'e tıklayın: lazer, damlacık dağıtıcısı, bindirme hücresi ve PSD. Bir damlacık tuzak için, pipet ve damlacık dispenser meme görselleştirmek için ilk Bindirme damlacıkları düğmesine tıklayın.
Ardından, lazer bağlantısını kurmak için Lazeri Aç düğmesine tıklayın. Buradan, lazer itu tuşu altında yer alan kontrol şeridinin ilk çeyreğinde lazer gücünü ayarlayın. Yeşil ışık görünene kadar bekleyin.
Lazer doğru hizalanmış ise, ince bir yeşil ışın ışığı görülecektir. Yanlış hizalama durumunda, lütfen protokolde açıklandığı gibi bakım hizmetlerine başvurun. Lazer hizalandıktan sonra, gücünü çubuğun dörtte üçüne yükseltin.
Ardından, damla dağıtıcısını açmak için Bırak bırak düğmesini başlat düğmesine tıklayın. Web kamerası görüntüsünü izleyin ve bir flaş üretilene kadar bekleyin. O anda, bir damlacık ele geçirildi.
Web kamerası görüntüsünü tekrar kontrol edin ve bindirme hücresinin ortasında bir damlacık havada olduğunu doğrulayın. Ardından, damla dağıtıcısını kapatmak için Dur damladüğmesine basın. Damlacık boyutunu belirlemek için, Boyutlandırma damlacıkları basın ve eşlik eden metin protokolü Bölüm 8 prosedürü izleyin.
Yakalanan damlacık için şarj belirlemek için, ilk izleme damlacıkları görünümüne tıklayın. Ardından, Elektrik alanı menüsünü seçin ve DC Voltaj sayısal alanıyla DC Electric alanını Sıfıra ayarlayın. Grafiği kullanarak, damlacık konumunun ortalama değerini tahmin edin ve not edin ve ayrıca lazer gücüne dikkat edin.
Şimdi, damlacık konumunu değiştirmek yapmak için dc elektrik alanı veya 500 Volt arasında bir değer ayarlayın. Konum değiştikten sonra, damlacık orijinal konumuna dönene kadar kaydırıcıyla lazer gücünü değiştirin ve lazer gücünün yeni değerini yazın. Son olarak, damlacık yükünü hesaplamak için eşlik eden metin protokolünden Denklem 2'yi kullanın.
Burada gösterilen bir tuzak damlacık levitating olduğunu. Kurulumun hücresinin içinde havada asılı olan damlacıklardan birini görmek mümkün. Yeşil renk lazer ve iki nokta görme nedeniyle, bir yerine, hücrenin cam damlacık yansıması kaynaklanmaktadır.
Bu durumda, üst nokta yansıma ve alt noktası damlacık olduğunu. Tuzak kurmaya çalışırken en önemli şey sabırlı olmaktır. Mikrometre büyüklüğündebir damlacık, damlacıktan biraz daha geniş bir ışık demeti içinde inmesi gerekir.
Şarj için daha doğru bir değer elde etmek için bir kontrol döngüsü kullanılabilir. Bir elektrik alanı uygularken, kontrol döngüsü damlacık orijinal konumuna geri dönene kadar lazer gücünü değiştirecek. Bu deneysel kurulumdan diğer gelişmeler, yüksek hızlı kameralarla damlacık çarpışmalarını incelemek ve ayrıca damlacıkların yüksek vakum lu bir odada nasıl hissettiğini araştırmaktır.
Bu deneyde Sınıf 4 lazer kullanılmaktadır. Laboratuvardaki ve çevredeki personeli korumak için tüm güvenlik önlemlerinin alınması önemlidir.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu makale, lazer ışığı kullanarak mikrometre boyutlarında dielektrik cisimlerin havada yüzmesini sağlayan uzaktan kontrollü bir optik levitation sistemi sunmaktadır. Sistem hem eğitim hem de araştırma amaçlı tasarlanmış olup temel fiziksel kavramların görselleştirilmesini sağlar.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Optik levitation
- Foton basıncı
- Uzaktan deneyler
Arka Plan
- Optik levitation, küçük parçacıkları manipüle etmek için lazer ışığı kullanır.
- Sistem bilgisayarlar ve otomasyon kullanılarak uzaktan kontrol edilebilir.
- Fiziksel fenomenleri görselleştirmek için eşsiz bir fırsat sağlar.
- Uygulamalar atmosferik bilimler ve kimyasal analiz içerir.
Çalışmanın Amacı
- Optik levitation ilkelerini göstermek.
- Deneysel kurulumlara uzaktan erişimi sağlamak.
- Fiziksel kavramları minimal ekipmanla görselleştirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Levitasyon için yüksek güçlü lazerlerin kullanılması.
- Bilgisayar sistemleri üzerinden uzaktan kontrol.
- Lazer gözlükleri veya web kameraları aracılığıyla görselleştirme.
- Raman Spektroskopi kullanarak sıvı damlacık davranışının araştırılması.
Ana Sonuçlar
- Mikrometre boyutlarındaki dielektrik cisimlerin başarılı bir şekilde havada yüzdürülmesi.
- Foton basıncı etkilerinin görselleştirilmesi.
- Uzaktan erişim çeşitli deneysel uygulamalara olanak tanır.
- Atmosferik bilimler ve damlacık kimyasına ilişkin bilgiler.
Sonuçlar
- Optik levitation sistemi eğitim ve araştırma amaçları için etkilidir.
- Uzaktan deneyler erişilebilirliği ve katılımı artırır.
- Fiziksel fenomenlerin görselleştirilmesi basit algılama yöntemleriyle sağlanabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Remote optical levitation of charged droplets enables direct visualization and quantitative measurement of fundamental physical processes relevant to biopharma R&D, such as photon pressure and charged particle dynamics. This system supports hypothesis-driven experimentation in a controlled, reproducible environment, facilitating mechanistic de-risking and target validation in early discovery. The remote lab infrastructure also addresses operational safety and resource constraints, expanding access to advanced physical measurement workflows.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of charged particle motion under controlled electric fields for mechanistic insight.
- Supports functional validation of physical hypotheses relevant to particle-based delivery or detection systems.
- Provides a platform for predictive confidence in physical parameter measurement and system behavior.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation and manipulation of validated droplet systems for downstream analytical workflows.
- Enables reproducible, quantitative measurement of droplet size and charge using optical and electrical readouts.
- Supports standardization and scalability through remote, software-controlled operation and data capture.
Translational & Preclinical Research
- Offers potential for alignment with atmospheric or aerosol-based preclinical models where droplet behavior is relevant.
- Provides continuity from physical measurement to translational research in particle-based systems.
- Enables risk-adjusted advancement by clarifying physical mechanisms underlying droplet manipulation.
Pipeline & Workflow Integration
This remote optical levitation platform integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling hypothesis testing, quantitative measurement, and reproducible manipulation of charged droplets.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on photon pressure and electric field effects on microdroplets.
- Screening: Delivers quantitative outputs for droplet size and charge, supporting assay readiness.
- Analytics: Provides real-time position and power readouts for comparative analysis across conditions.
- Translational Research: Connects physical droplet behavior to broader preclinical or environmental models when relevant.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, remotely accessible platform for physical measurement and training.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in physical system studies.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and safe remote access to high-risk instrumentation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust early-stage measurements.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of particle-based or physical measurement projects.
Implementation Considerations
- Requires expertise in optical physics, laser safety, and remote instrumentation control.
- Demands access to high-powered lasers, droplet dispensers, and real-time data acquisition systems.
- Necessitates strict adherence to safety protocols and cross-team standardization for remote operation.
- May require adaptation for different droplet types or environmental conditions depending on application.
- Operational limitations include alignment sensitivity and the need for robust remote connectivity.
