Paralel plaka Waveguide Sensor Kullanımı Terahertz Mikroakışkan Algılama
Summary
Bir yivli paralel plaka dalga geometrisine göre Terahertz frekansları için bir kırılma endeksi algılayıcı uygulanması için işlem burada tarif edilmektedir. Yöntem dalga yapısının rezonans frekansındaki kaymalar izlenmesi yoluyla sıvı küçük bir hacim kırılma indeksi ölçümü verir
Abstract
Kırılma indeksi (RI) algılama gibi interferometreler ve rezonatörler 1,2 mümkün sensör tasarımları geniş bir yelpazesi ile mikroakışkan örneklerin belirlenmesi, tespiti ve izlenmesi için güçlü bir noninvaziv ve etiket ücretsiz algılama tekniğidir. Mevcut UR çoğu algılama uygulamaları, DNA hibridizasyon ve genom dizileme gibi görünür ve IR frekansları, sulu çözeltilerde biyolojik maddeler odaklanmak. Terahertz frekanslarda, uygulamalar apolar maddeler içeren endüstriyel süreçler ve algılama ve algılama uygulamaları izleme, kalite kontrol içerir.
Terahertz rejimin kırılma endeksi sensörler için birçok potansiyel tasarımlar paralel plakalı dalgakılavuzları 5 entegre fotonik kristal dalga kılavuzları 3, asimetrik bölünmüş halka rezonatörler 4 ve fotonik band aralığı yapıları da dahil olmak üzere, mevcut. Bu tasarımların çoğu bu tür yüzük gibi optik rezonatörler dayanmaktadırveya boşluklar. Bu yapıların rezonans frekansları rezonatör olarak veya çevresinde malzemenin kırılma endeksi bağlıdır. Rezonans frekansındaki değişimler izlenerek bir numunenin kırılma indeksi ölçülebilir ve bu da vb, kirlenme veya seyreltme izlemek, bir malzeme tanımlamak için kullanılır
Burada kullandığımız sensör tasarımı basit bir paralel plakalı dalga 6,7 dayanmaktadır. Dikdörtgen şeklinde bir oluk rezonant kavite (Şekil 1 ve 2) gibi bir yüzeyi hareket işlenmiştir. Terahertz radyasyonu en düşük seviyeli çapraz-elektrik (TE 1) modunda dalga kılavuzu içine yayılır ve birleştiğinde, sonuç oluk 6,8 geometrisine bağlı olan bir ayarlanabilir rezonans frekansı ile tek bir kuvvetli rezonant bir özelliktir. Bu oluk sıvı miktarına bağlıdır gözlenen rezonans frekansında bir değişikliğe neden apolar sıvı mikroakışkan örnekleri ile dolu olabiliroluk ve kırılma indisi 9 uid.
Prosedürü bir temiz oda ya da herhangi bir özel fabrikasyon veya deneysel teknikler için gerek kalmadan standart laboratuar ekipmanları ile gerçekleştirilebilir yana Bizim tekniği, sadeliği, hem imalat ve uygulanmasında diğer Terahertz teknikleri üzerinde bir avantaja sahip. Ayrıca kolayca 10 çoklu kanallar ile birleşmesiyle tarafından kanallı operasyon genişletilebilir. Bu videoda sensör tasarımı, veri analizi ve numune kırılma indisi tayini için, bizim tam deneysel prosedür anlatacağız.
Protocol
Discussion
Bu, test altındaki sıvının kırılma indisi geniş bir bant genişliği üzerinde, sadece kavite rezonans frekansında kararlı değildir edildiği hususu not edilmelidir. Bu birkaç farklı avantajları vardır. Bizim ölçümler karakterizasyon amaçlı genişbant Terahertz kaynak kullanımı yaptık rağmen ilk, bir de sadece sınırlı bir frekans tunability derecesi, daha az pahalı olabilir bir yaklaşım ve tek frekanslı THz kaynağı ile eşdeğer bir algılama sistemi inşa edebileceğini daha kompakt. İk…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu proje Ulusal Bilim Vakfı tarafından ve İLETİŞİM programı aracılığıyla Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı tarafından kısmen desteklenmiştir.
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).
