Paralel plaka Waveguide Sensor Kullanımı Terahertz Mikroakışkan Algılama

Bu protokol, terahertz frekanslarında mikroakışkan bir örneğin kırılma indisini ölçmek için oluklu paralel plaka dalga kılavuzu kullanır. İlk olarak, terahertz aralığında bir rezonans sergileyecek şekilde oluklu dalga kılavuzunu tasarlayın ve üretin. Ardından, bir terahertz zaman alanı spektroskopi sistemi kullanarak dalga kılavuzunun rezonans frekansını ölçün. Sonrasında, dalga kılavuzunu dikkatle ölçülmüş bir hacimdeki örnek sıvı ile doldurun.

Son adım, doldurulmuş dalga kılavuzunun rezonans frekansını ölçmektir. Nihayetinde, boş ve doldurulmuş dalga kılavuzlarının rezonans frekansları arasındaki fark, numunenin terahertz frekans aralığındaki kırılma indisini belirlemek için kullanılabilir. Genellikle, bu yöntemde yeni olan kişiler, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için gereken çok yüksek hassasiyet nedeniyle zorluk yaşayacaklardır.

Daniel Middleman'ın Laboratuvarı'ndan bir başka lisansüstü öğrencisi olan Kim Reel, şimdi prosedürü uygulamalı olarak gösterecektir. Bir veya daha fazla entegre boşluk veya oluğa sahip paralel plakalı bir dalga kılavuzu tasarlayın. Geometriyi, beraberindeki makalede detaylandırılan parametreler üzerine kurun ve ayrıca önceki yayınlarımıza başvurun.

Bunlar birkaç genel yol gösterici ilkedir. Oluğa kolay erişim sağlamak amacıyla, giriş ışınına kıyasla sonsuz kabul edilebilecek kadar geniş bir plaka boyutuyla başlayın. Oluğun plaka genişliğinin neredeyse tamamına yayılması için alt dalga kılavuz plakasını üst plakadan önemli ölçüde daha geniş yapın.

Yayılım uzunluğunu, dalga kılavuzunun tamamının kanal genişliğinin en az üç katı olacağı şekilde ayarlayın; alt plakadaki delikler dişli, üst plakadakiler ise dişsiz olmalıdır. Kanal tasarımı; hedeflenen rezonans frekansı, istenen çizgi genişliği ve seçilen plaka aralığı gibi faktörlere bağlı olacaktır. Referans olarak kullanım için, çok dar veya çok sığ kanallar söz konusu olduğunda üretim tekniklerinizin sınırlamalarını göz önünde bulundurmak önemlidir.

Ayrıca, oluk bulunmayan özdeş bir tasarım hazırlayın. Plaka aralığını, kırılmış bir mikroskoptan elde edilen parçalar gibi dielektrik ara parçalar kullanarak koruyun. Dalga kılavuzunu Slide Machine ile üretin.

Önemli bir nokta olarak, plakaların kenarlarını, özellikle giriş yüzeyindekileri köreltmeyin. Birçok makine atölyesinde güvenlik nedenleriyle kenarların yuvarlatılması standart bir uygulamadır, ancak giriş yüzeyindeki yuvarlatılmış bir kenar sinyali bozacaktır. Montaja, birbirine dik iki düz yüzeye sahip bir yapıyla başlayın.

Alt plakayı yatay yüzeye yerleştirin ve bastırın. Dikey yüzeye tam olarak yaslayın. Dielektrik ara parçaları vida deliklerine mümkün olduğunca yakın şekilde yerleştirin.

Vida başına iki adet, her iki tarafa birer tane. Vidaların oluğu engellemediğinden veya giriş yüzeyinin dışına taşmadığından emin olun. Üst plakayı dikkatlice dikey yüzeye sıfır şekilde yerleştirin ve alt plaka ile ara parçaların üzerine oturması için aşağı kaydırın.

Şimdi her iki plakayı dikey yüzeye tam olarak yaslayın. Vidaları yerleştirin ve bunları sırayla, çapraz bir düzende kademeli olarak sıkın. Nihai dalga kılavuzunu, giriş yüzeyinin tamamen düz ve plaka aralıklarının tekdüze olduğunu doğrulamak için inceleyin.

Düzenek yapılandırılarak işe başlayın. Eğer mevcut değilse, rah hertz ışın yoluna konfokal yönelimde dört adet mercek yerleştirin. Yolun orta noktasında sıkı bir odaklama sağlamak için, odak noktasına 12 milimetrelik bir diyafram yerleştirin.

Açıklık, radyasyonun dalga kılavuzu dışındaki tüm yollarla yayılmasını engelleyecek kadar büyük olmalıdır. Açıklığın boyutu, dalga kılavuzu içinde yayılan ışının boyutunu belirleyecektir. Dalga kılavuzunun tekrarlanabilir şekilde yerleştirilmesini sağlamak için güvenli bir tutucu kullanın.

Ardından, dalga kılavuzunu giriş yüzü açıklıkla temas edecek ve dalga kılavuzu yayılım ekseni optik eksenle mümkün olduğunca yakın şekilde hizalanmış olacak şekilde, hemen açıklığın arkasına yerleştirin. Buradaki hizalama kritiktir; dalga kılavuzunun yanlış hizalanması nedeniyle yansımalar, dağılım varyasyonları, kesim frekansında sapmalar, rezonans frekanslarında değişimler ve diğer sorunlar ortaya çıkabilir. Şimdi, şırınga ucunun olukla hizalanmasını sağlayacak şekilde şırınga tutucusunu yerleştirin.

En iyi sonuçlar için, çapraz kontaminasyonu önlemek amacıyla her materyal için farklı bir şırınga kullanın. Şırıngayı test edilecek sıvı ile doldurun ve tüm hava kabarcıklarını giderin. Aynı işlemi her çalışma arasında da tekrarlayın.

Önce dalga kılavuzunun sökülmesini gerektiren bir temizleme prosedürünü izleyin. Ardından, deneyden kalan tüm kalıntıları gidermek için her iki plakayı da uygun bir çözücü ile iyice yıkayın. Basınçlı hava ile kurutun ve dalga kılavuzunu daha önce gösterildiği şekilde yeniden monte edin.

Grod dalga kılavuzunun bir referans dalga formu ile başlayın. Referans dalga formu, zaman alanı spektrometresi sinyalinin uzun vadeli stabilitesine bağlı olarak, her deneysel oturum sırasında yalnızca birkaç saatte bir gereklidir.

Gruplandırılmamış dalga kılavuzunu çıkarın. Ardından, temiz ve oluklu dalga kılavuzunu düzeneğe yerleştirin. Boş gruplandırılmış dalga kılavuzu için bir dalga formu alın.

Sökme ve demonte etme işlemi, dalga kılavuzunun geometrisinde çok küçük varyasyonlara yol açabilir. Bu varyasyonlar, boş ve dolu kanalların mutlak rezonans frekansını etkileyecektir ancak gözlemlenen kaymayı etkilemeyecektir. Bu nedenle, her tam ölçüm kendi boş referansını gerektirir.

Kaymayı hesaplamak için, dalga kılavuzunu hareket ettirmeden, dolu şırıngayı tutucuya yerleştirin. Oluğu yavaşça doldurun. Dolumun hava kabarcığı kalmadan ve taşma olmadan düzgün bir şekilde gerçekleştiğinden emin olun.

Başka bir dalga formu alın. Sistemin birden fazla oluğu varsa, olukları doldurmaya ve istendiği kadar veri almaya devam edin. Bir sonraki veri setini toplamadan önce dalga kılavuzunu çıkarın ve temizleyin.

İyi şekilde imal edilmiş bir dalga kılavuzu olan bu örnekte, oluğun dalga kılavuzunun tüm uzunluğuna veya genişliğine yayılmadığına dikkat edin. Paralel plakalı dalga kılavuzu geometrisi monte edildikten sonra, terahertz frekansları için bir kırılma indisi sensörü uygulamak için uygundur. Kırılma indisinin ölçümü için küçük bir sıvı hacmi gereklidir.

Bu veriler tipik frekans spektrumlarını göstermektedir ve tetradekan analizinden elde edilmiştir. Referans oluksuz dalga kılavuzundan elde edilen spektrum siyahla; sıvı dolgusu olmayan oluklu dalga kılavuzu ölçümleri maviyle ve tetradekan örneği içeren oluklu dalga kılavuzu kırmızıyla gösterilmiştir. Boş ve dolu oluklu dalga kılavuzları için genlik spektrumlarının kareleri alınmış ve ardından güç iletim spektrumlarını elde etmek için referans dalga kılavuzundan gelen spektruma bölünmüştür.

Boş ve dolu dalga kılavuzlarının rezonans özellikleri arasındaki frekans farkı, kırılma indisi ile ilişkili olan rezonans kaymasıdır. Bu prosedürü uygularken, mümkün olduğunca tutarlı olmaya ve dalga kılavuzundaki çapraz kontaminasyonu en aza indirmeye dikkat etmek önemlidir. Bu videoyu izledikten sonra, Terahertz zaman alanı spektroskopisi kullanarak oluklu paralel plakalı bir dalga kılavuzunun rezonans frekansını ölçerek, mikroakışkan bir örneğin kırılma indisinin nasıl ölçüleceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.