تيراهيرتز الاستشعار ميكروفلويديك باستخدام الاستشعار الدليل الموجي الموازي لوحة
Summary
يتم وصف الإجراء لتنفيذ الاستشعار معامل الانكسار للترددات تيراهيرتز على أساس الهندسة مخدد الدليل الموجي موازية لوحة هنا. طريقة تعطي قياس معامل الانكسار وحدة تخزين صغيرة من السائل من خلال رصد التغير في تردد الرنين لهيكل الدليل الموجي
Abstract
معامل الانكسار (RI) الاستشعار هو موسع قوية والتسمية خالية من تقنية الاستشعار عن بعد للكشف، وتحديد ورصد العينات ميكروفلويديك مع مجموعة واسعة من التصاميم المحتملة مثل أجهزة الاستشعار وتداخل 1،2 مرنانات. معظم التطبيقات الموجودة RI الاستشعار عن بعد تركز على المواد البيولوجية في المحاليل المائية في الترددات المرئية والأشعة تحت الحمراء، مثل تهجين الحمض النووي وتسلسل الجينوم. على ترددات تيراهيرتز، تطبيقات على التحكم في الجودة، ومراقبة العمليات الصناعية والاستشعار عن بعد والتطبيقات التي تنطوي على مواد الكشف غير القطبية.
التصاميم المحتملة للأجهزة استشعار عدة معامل الانكسار في النظام تيراهيرتز موجودة، بما في ذلك الدليل الموجي الكريستال الضوئية 3، غير المتماثلة الانقسام الدائري مرنانات 4، والهياكل الضوئية الفجوة الفرقة دمجها في لوحة موازية مرشد _ الموجة 5. وتستند العديد من هذه التصميمات على مرنانات البصرية مثل الخواتمأو تجاويف. الترددات الرنانة من هذه الهياكل التي تعتمد على معامل انكسار المواد في أو حول مرنان. يمكن من خلال رصد التحولات في تردد الرنين أن معامل الانكسار لعينة قياسها بدقة، ويمكن استخدامها وهذا بدوره لتحديد المواد، أو التخفيف رصد التلوث، الخ.
ويستند تصميم أجهزة الاستشعار التي نستخدمها هنا في الدليل الموجي موازية لوحة بسيطة 6،7. تشكيله أخدود مستطيل إلى أعمال وجه واحد كما تجويف الرنانة (الشكلان 1 و 2). عندما يقترن الإشعاع تيراهيرتز في الدليل الموجي ويكاثر في وضع أدنى الترتيب (TE 1) عرضية والكهرباء، والنتيجة هي واحدة مدوية قوية مع ميزة التردد على الرنانة الانضباطي التي تعتمد على هندسة الأخدود 6،8. يمكن ملء هذا الأخدود مع عينات السائل غير القطبية ميكروفلويديك التي تسبب تحولا في تواتر الرنانة الملاحظة التي تعتمد على مقدار liqرقم تعريف الوحدة في الأخدود ومؤشره الانكسار 9.
تقنية لديها ميزة على غيرها من تقنيات تيراهيرتز في بساطته، سواء في تصنيع والتنفيذ، حيث يمكن أن يتحقق الإجراء مع المعدات المختبرية القياسية دون الحاجة إلى غرفة نظيفة أو أي تلفيق خاصة أو أساليب فنية تجريبية. يمكن أيضا أن يتم توسيع بسهولة إلى عملية متعددة القنوات عن طريق دمج عدة أخاديد 10. في هذا الفيديو سنقوم بشرح الإجراء لدينا التجريبية كاملة، من تصميم جهاز استشعار لتحليل البيانات وتحديد العينة معامل الانكسار.
Protocol
Discussion
تجدر الإشارة إلى أن يتم تحديد معامل انكسار السائل تحت الاختبار فقط على التردد صدى تجويف، وليس أكثر من عرض النطاق الترددي الواسع. هذا له بعض المزايا المتميزة. أولا، على الرغم من القياسات لدينا للاستفادة منها مصدرا تيراهيرتز النطاق العريض لأغراض توصيف، يمكن للمرء أيض?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا المشروع جزئيا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم وقبل مختبر أبحاث سلاح الجو من خلال برنامج الاتصال.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| 10 μl syringe | Hamilton | 80314 | High precision syringe |
| Liquid alkanes | Acros Organics | Samples for calibration and testing | |
No specific equipment is required. Suitable test materials and solvents are left to the experimenter’s discretion. The high-precision syringes used in this procedure are listed in the table below, but the experimenter may wish to use syringes of a different volume or design, including digital syringes for improved accuracy. The test alkanes used in this experiment are also listed. |
References
- Kuswandi, B., Nuriman, ., Huskens, J., Verboom, W. Optical sensing systems for microfluidic devices: A review. Ana. Chim. Acta. 601, 141-155 (2007).
- Zhu, H., White, I. M., Suter, J. D., Zourob, M., Fan, X. Integrated refractive index optical ring resonator detector for capillary electrophoresis. Anal. Chem. 79, 930-937 (2007).
- Kurt, H., Citrin, D. S. Coupled-resonator optical waveguides for biochemical sensing of nanoliter volumes of analyte in the terahertz region. Appl. Phys. Lett. 87, 241119 (2005).
- Debus, C., Bolivar, P. H. Frequency selective surfaces for high sensitivity terahertz sensing. Appl. Phys. Lett. 91, 184102 (2007).
- Harsha, S. S., Laman, N., Grischkowsky, D. High-Q terahertz Bragg rsonances within a metal parallel plate waveguide. Appl. Phys. Lett. 94, 091118 (2009).
- Mendis, R., Mittleman, D. M. Comparison of the lowest-order transverse-electric (TE1) and transverse-magnetic (TEM) modes of the parallel-plate waveguide for terahertz pulse applications. Optics Express. 17, 14839-14850 (2009).
- Mendis, R., Mittleman, D. M. An investigation of the lowest-order transverse-electric (TE1) mode of the parallel-plate waveguide for THz pulse propagation. JOSA B. 26, A6-A13 (2009).
- Astley, V., McCracken, B., Mendis, R. Analysis of rectangular resonant cavities in terahertz parallel-plate waveguides. Opt. Lett. 36, 1452 (2011).
- Mendis, R., Astley, V., Liu, J., Mittleman, D. M. Terahertz microfluidic sensor based on a parallel-plate-waveguide resonant cavity. Appl. Phys. Lett. 95, 171113 (2009).
- Astley, V., Reichel, K., Jones, J., Mendis, R. Terahertz multichannel microfluidic sensor based on parallel-plate waveguide resonant cavities. Appl. Phys. Lett. , (2012).
