- Технические характеристики
- Изображения
- Список Компонентов
- Техническое описание
Базовая версия однолучевой оптической пинцетной системы LBTEK в основном состоит из лазерного модуля, модуля двухцветного зеркала, модуля CMOS-камеры, модуля управления движением и модуля освещения: 1) Лазер выводит лазерный луч, падающий на двухцветное зеркало; 2) Выберите нужный таким образом, чтобы лазер отражался и пропускал полосу видимого света. Как правило, выбирают короткопроходное дихроичное зеркало, длина волны среза которого меньше длины волны лазера; 3) Выбирают объектив с большим увеличением, погруженный в масло, для получения более тонкого кончика пинцета и большей силы захвата; 4) Образец помещают на трехосевое устройство перемещения XYZ, который может обеспечить трехосевое смещение образца X, Y и Z; 5) Свет, излучаемый белым светодиодным источником освещения, формируется лучом и облучается на образце, подлежащем наблюдению; 6) Освещенный свет, несущий лазер для захвата информации об образце, проходит через объектив, проходит через двухцветное зеркало и отражается зеркалом, а также попадает на CMOS-камеру для получения изображения; 7) Учитывая, что двухцветное зеркало не является лазером, лазер может быть полностью изолирован. Лазер, отраженный обратно от образца, частично пройдет через двухцветное зеркало. На передней панели CMOS добавлен фильтр для дополнительной фильтрации лазерного луча, а ахроматическая линза добавлена для регулировки поля зрения. Дальности и улучшения яркости падающего CMOS. Компания LBTEK вскоре представит обновленную версию стандартной однолучевой оптической пинцетной системы. В дополнение ко всем функциям базовой системы оптических пинцетов, стандартная система оптических пинцетов также оснащена интерфейсом, который может быть легко подключен к модулю вихревого пучка для управления вращением частиц; он также может быть подключен к модулю флуоресценции для облегчения наблюдение за структурой и свойствами биологических клеток. |
|
Система оптических пинцетов на основе вихревой волновой пластины
Американский учёный Артур Эшкин получил Нобелевскую премию по физике 2018 года за исследования «оптических пинцетов и их применения в биологических системах». Так называемые оптические пинцеты представляют собой систематические инструменты, которые используют световые лучи для захвата, зажима и манипулирования мелкими частицами. Когда традиционные механические пинцеты удерживают объект, пинцет должен контактировать с объектом и оказывать относительное давление для манипулирования им. Напротив, оптические пинцеты подвергают свету весь объект, а затем перемещают луч, чтобы переместить объект.
Мы знаем, что суть света — это электромагнитная волна, несущая энергию и импульс. Когда электромагнитные волны взаимодействуют с объектами, меняется не только энергия, но и импульс.Лазерный захват использует передачу импульса между светом и частицами. Согласно закону сохранения импульса и теореме об импульсе, можно знать, что эта передача импульса заставит световую волну оказывать воздействие на частицы. Силу световых волн на частицы можно разделить на две категории: одна — это сила рассеяния, которая отталкивает частицы вдоль направления распространения света; другая — градиентная сила, которая отталкивает частицы вдоль направления света. Градиент интенсивности: место, где градиент интенсивности света самый сильный. Причина, по которой производятся оптические пинцеты, заключается в том, что градиентная сила луча, действующая на частицы, превышает силу рассеяния, поэтому частицы могут быть захвачены вблизи центра сфокусированного пятна.
По размеру частиц теоретическую модель взаимодействия пучка с частицами можно разделить на три типа: когда размер частиц много меньше длины волны света (d<λ/20, частица Рэлея); применима модель рэлеевского рассеяния; когда размер частиц значительно превышает длину волны света (d>5λ, частицы Ми), подходит геометрическая оптическая модель; для частиц промежуточного масштаба ее можно рассчитать только через модель электромагнитного рассеяния.Модель электромагнитного рассеяния рассматривает взаимодействие между падающим полем и частицами.Чтобы сформировать процесс электромагнитного рассеяния, распределение поля рассеяния вокруг частицы определяется путем решения уравнений Максвелла, а затем поверхностного интеграла Тензор напряжений Максвелла используется для расчета оптической силы, действующей на частицу на основе закона сохранения импульса.Процесс расчета относительно сложен [1] . Модель рэлеевского рассеяния и модель геометрической оптики будут кратко представлены ниже.
Модель рэлеевского рассеяния рассматривает каждую химическую связь молекулы в частице как эквивалентный электрический диполь.Сумма электрических дипольных моментов всех химических связей в молекуле составляет электрический дипольный момент всей молекулы. Любая диэлектрическая частица содержит набор большого количества электрических дипольных моментов, поэтому взаимодействие света с частицами можно понимать как взаимодействие электромагнитного поля и электрического диполя.
Рис. 1. Роль электрического диполя и электрического поля.
Как показано на рисунке 1, это эффекты однородного электрического поля, неоднородного электрического поля и электрического диполя соответственно. Когда электрическое поле однородно, силы, действующие на положительные и отрицательные заряды электрического диполя, равны по величине и противоположны по направлению, а сумма векторов равна нулю. Когда электрическое поле неоднородно, величина и направление сил, действующих на положительные и отрицательные заряды электрического диполя, различны, и диполь будет испытывать два типа движения: вращение и поступательное движение. Вращение заставляет электрический дипольный момент P принимать направление электрического поля E. Когда P и E параллельны, силы, действующие на положительные и отрицательные заряды, действуют вдоль одной и той же прямой, имеют разные размеры и противоположные направления, и результирующая сила не равна нулю. Предположим, что диполь расположен вдоль оси x , напряженность поля в центре диполя равна E 0 , а напряженность поля на положительных и отрицательных зарядах равна [2] соответственно :
Суммарная сила, действующая на диполь, равна:
Приведенная выше формула показывает, что величина силы F пропорциональна скорости изменения напряженности поля, а ее направление указывает в сторону увеличения напряженности поля. Эта сила вызвана градиентом напряженности электрического поля и называется градиентной силой. Поскольку свет представляет собой электромагнитную волну, градиентная сила, испытываемая электрическим диполем в световом поле, представляет собой силу Лоренца, испытываемую электрическим диполем в электромагнитном поле, которая представляет собой сумму силы градиента электрического поля и магнитной силы.
Для захваченных лазером частиц большого размера сила, действующая на частицы, может быть проанализирована с точки зрения закона преломления и сохранения импульса на основе модели геометрической оптики. Если предположить, что захваченные частицы представляют собой прозрачные средние шары, то сила, создаваемая светом, отраженным и поглощенным шаром после его падения на шар, намного меньше силы, создаваемой прошедшим светом, поэтому ее можно игнорировать. Только эффекты из-за преломления света анализируется сила, действующая на мяч. Как показано на рисунке, показатель преломления n 1 прозрачного диэлектрического шара больше, чем показатель преломления n 2 окружающей среды , и шарики находятся в однородном световом поле и неоднородном световом поле соответственно. До преломления все лучи распространяются вдоль направления z, и импульс луча также находится вдоль направления z. После преломления направление распространения светового луча меняется, и изменяется импульс света. Система, состоящая из маленького шарика и лазерного луча, сохраняет импульс.Согласно закону Ньютона, свет оказывает на микросферу силу F2 , направленную в левый нижний угол F1 и правый нижний угол . Как показано на рисунке 2-2, когда шар находится в однородном световом поле a , результирующая сила луча, действующая на шар в поперечном сечении (т. е. в направлении плоскости xy ), полностью компенсируется, и возникает только тяга. вдоль направления z . Эта тяга называется силой рассеяния, когда шар находится в неоднородном световом поле b (на рисунке показано неоднородное световое поле, в котором интенсивность света увеличивается слева направо), возникает интенсивность В это время результирующая сила светового луча, действующая на шар, направлена вдоль оси Z. В направлении z имеется составляющая тяги, то есть сила рассеяния, а также имеется составляющая тяги вдоль поперечное сечение (то есть направление плоскости xy), то есть градиентная сила.Градиентная сила указывает в направлении, в котором увеличивается интенсивность света [3] .
Рисунок 2. Взаимодействие светового поля и микросфер.
Lubang Technology также предлагает системы оптических пинцетов на основе вихревых пучков. Боковая сила, действующая на объект со стороны вихревого луча, отличается от силы, направленной вдоль направления распространения объекта со стороны луча. Эксперименты показали, что луч имеет поперечный угловой момент и орбитальный угловой момент (орбитальный угловой момент).Орбитальный угловой момент луча играет важную роль в поперечном моменте, испытываемом объектом.Орбитальный угловой момент создается фазой градиент луча. Векторное выражение, описывающее световой луч, можно выразить как [4] :
Когда луч находится в пространстве с однородной поляризацией, приведенную выше формулу можно упростить до [4]
– магнитная проницаемость среды, а поток импульса, переносимый пучком, выражается как [4]
В формуле 
Рекомендации
[1] Ли Манман, Исследование динамических характеристик взаимодействия вихревого векторного пучка с частицами [D], Пекин: Университет Китайской академии наук, 2018.
[2] Юй Юли, Сюй Чжунфэн, Ли Пусюань, Оптическая градиентная сила и лазерный захват [J], University Physics, 2008, 27(3): 13-17.
[3] Ли Иньмей, Принципы, технология и применение оптических пинцетов [М], Хэфэй: Университет науки и технологий Китая, 1996.
[4] Ю.Ройхман, Б.Сан, Ю.Ройхман, Дж.Аматогрил и Д.Г.Гриер, Оптические силы, возникающие из-за фазовых градиентов [J], Phys.Rev.Lett., 2008, 100:013602.
Базовая система оптических пинцетов
- Длина волны лазера: 665 нм
- Размер системы: устанавливается на портативную оптическую макетную плату размером 30×45 см
- Частицы и размер: микросферы кремнезема диаметром 4 мкм
- 65×65 мм 3-осевая боковая приводная ступень перемещения, ход 13 мм
- Светодиодная подсветка белого света, черно-белая камера CMOS
Базовая версия однолучевой оптической пинцетной системы LBTEK поставляется в виде комплектующих и включает в себя полный набор инструментов для подготовки частиц, инструменты для установки системы, программное обеспечение для установки CMOS-камеры и подробные руководства по эксплуатации. Пользователи могут установить и использовать его самостоятельно в соответствии с инструкциями по установке системы, приведенными в нашем руководстве по продукту.
| Модель | Сравнение | Документы | Стоимость | Доставка | Корзина | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| OT-SC | 1 430 USD | 90 дней | ||||
| OTB-V1 | 9 208 USD | 90 дней |
Фиксированное приспособление для предметного стекла микроскопа
- Совместимый диаметр чашки Петри: 37,1 мм ~ 41,4 мм
- Опорная плита может быть установлена на передвижной стол с резьбовыми отверстиями M6 с межосевым расстоянием 50 мм
Держатель микроскопа LBTEK подходит для установки чашек Петри и предметных стекол по оси Z трехосевого перемещающего устройства LBTEK, которое может быть интегрировано в индивидуальные микроскопические устройства, такие как оптический пинцет. Два набора монтажных отверстий предназначены для различных целей, один набор из четырех потайных отверстий M4 с шагом 12,5 мм и один набор из двух потайных пазов M6 с шагом 50 мм, которые совместимы с установкой различных компонентов. Пружинную таблетку можно поворачивать, чтобы облегчить замену предметных стекол и чашек Петри. Монтажная поверхность зажима имеет отверстие диаметром 1 дюйм посередине для облегчения прохождения света.
Набор для подготовки экспериментальных образцов
- Направляющая, 24×50 мм, толщина 0,13-0,16 мм
- Защитное стекло, 20×20 мм, толщина 0,13-0,16 мм
- Микросферы диоксида кремния, растворенные в деионизированной воде, Ø4,0 мкм, 10 мл
- Полистирольные микросферы, растворенные в деионизированной воде, Ø4,0 мкм, 10 мл
- Миниатюрная пипетка емкостью 200 мкл
- 10 кусочков двустороннего клея, 8 отверстий/штука
SP1-KIT - это инструмент для подготовки образцов, подходящий для оптических пинцетов OTB-V1 basic и биологических экспериментов.
Прямоугольная монтажная пластина
- Монтажная пластина под прямым углом 90°
- Монтажная поверхность имеет резьбовые отверстия M4 и M6, а расстояние между отверстиями составляет 25 мм
- PB-5 имеет монтажные отверстия с резьбой M4 с трех сторон
Прямоугольная монтажная пластина LBTEK имеет размер 65 мм×65 мм×75 мм и состоит из двух пластин PB-5. Наборы резьбовых отверстий M6 и M4 позволяют устанавливать компоненты во всех направлениях. В то же время прямоугольная монтажная пластина LBTEK RAB1 приобретается с 4 винтами с шестигранной головкой с цилиндрической головкой M6×8 мм (включая прокладки).
JoomShopping Download & Support
