تم توفير التمويل من جامعة ولاية يوتا. ونود أن نشكر الدكتور J. شو (UC ميرسيد) والدكتور BJN ريدي (جامعة كاليفورنيا في ايرفين) لإجراء مناقشات مفيدة.

1. تركيب 980 نانومتر الطول الموجي فخ البصرية واحدة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاصرة البصرية في 980 نانومتر الطول الموجي غالبا ما يكون الأمثل لتجارب الفيزياء الحيوية والثنائيات الليزر رخيصة متوفرة بسهولة مع انتاج الطاقة تصل إلى 300 ميغاواط. فمن الأفضل ليزر ديود أن سرحت مع الاستقطاب والحفاظ على الألياف وضع واحد مع الوضع المعروفة يبلغ قطرها المجال. يحتاج الألياف أن تكون طويلة بما فيه الكفاية ليكون بمثابة فلتر وضع وعادة يتم إنهاء إما مع FC / PC أو موصل FC / APC. من هذه، FC / APC هو الأفضل للحد من عودة انعكاس لعدم الاستقرار ردود فعل ضوء والمحتملين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين الليزر نانومتر 980 الصمام الثنائي في جبل الذي يسمح للسلطة والتحكم في درجة الحرارة. فمن الأفضل لإصلاح جبل إلى جدول البصرية مباشرة إلى تحقيق أقصى قدر من غرق الحرارة سلبية وبالتالي تقليل خطر فشل الصمام الثنائي نتيجة لوجود خلل من تحكم في درجة الحرارة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيب موصل الألياف PC / APC إلى البصريات الموازاة شعاع. فمنالحرجة للتأكد من أن شعاع موازى لديهم الحد الأدنى من الاختلاف حتى منافذ الألياف القابلة للتعديل هي الأكثر فائدة. تأكد من أن المنفذ الألياف اختار يطابق قطرها مجال وضع من الألياف ضفيرة الصمام الثنائي. إذا كان الشعاع هو أن rastered باستخدام انحراف صوتية البصرية (AOD) أو انحراف الكهربائية الضوئية (التخلص من الذخائر المتفجرة) ثم يجب أيضا أن يكون موازى ليزر شعاع الخصر أقل قليلا من حجم الفتحة منحرف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين محول الموازاة إلى طاولة الضوئية على مسافة كافية من المجهر للسماح لشعاع التوجيه، والتوسع، ووضع المكونات المطلوبة الأخرى. ضبط ميناء الألياف إلى ضمان اتساق الخصر شعاع لمسافات مماثلة لمسار الشعاع العام إلى المجهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت المرايا هو مبين في الشكل 1. إزالة الهدف من المجهر واستخدام المرايا لتوجيه شعاع من خلال الفتحة في المرحلة هدف في تصاعد مستمر. إذا تفضل والتنسيب من المرايا مزدوج اللون DM1 وDM3 يمكن حذفها حتىفي وقت لاحق. DM2 DM3 وكلاهما shortpass ونقل الضوء المرئي بينما تعكس الأشعة تحت الحمراء وفوق القريب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ومن المفيد لتركيب مؤقتا مؤشر ليزر أحمر في مكان الهدف، محاذاة على المحور البصري للمجهر. A محول الميكانيكية العرف هو ضروري لضمان وحدانية للمؤشر ليزر. شعاع مرئية من مؤشر الليزر ثم يمكن توجيه إلى وسط الفتحة من ميناء الألياف ويمكن عندئذ أن تستخدم لتثبيت العدسات (انظر أدناه). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت 980 نانومتر شعاع المتوسع (L8 وL9) على مسافة مناسبة من ميناء الألياف للسماح الإدراج المستقبل من مكونات التوجيه (AOD أو التخلص من الذخائر المتفجرة) حسب الضرورة 1. شعاع توسعت يجب أن يفيض قليلا الفتحة البؤرية الخلفي من الهدف. (هنا، والعدسات مع أطوال البؤرية من 125 مم و 60 مم في ترتيب كبلر أن يتضاعف تقريبا الخصر شعاع). استخدام مرئية شعاع ليزر مؤشر (انظر القسم 1.6) لضمان السليم موضع العدسة والمحاذاة الخام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيبL في 980 نانومتر العدسات توجيه (L2 و L3) في ترتيب التلسكوب كما هو مبين (هنا لديهما 60 مم البعد البؤري) 1. هي التي شنت L3 في المكورات الطائرة إلى طائرة العودة المحورية لهذا الهدف. جبل L3 على الدقة XYZ مرحلة تحديد المواقع للسماح لتوجيه شعاع. ومن المفيد للمرحلة XYZ لدينا مؤشرات رقمية للميكرومتر، مما يسمح لتحديد المواقع للتكرار وتغيير وضعيتها في الفخ. في &quot;نطاق 0.5 من السفر هو عادة ما تكون كافية، قد السفر إلا أطول لL3 تحديد المواقع على طول المحور البصري تكون مفيدة. استخدم مرئية شعاع ليزر مؤشر (انظر القسم 1.6) لضمان السليم موضع العدسة والمحاذاة الخام. </li></ol> 2. تركيب ليزر للكشف عن <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت DM3 مرآة مزدوج اللون فوق المكثف كما هو موضح في الشكل رقم 1. مطلوب عادة جبل العرف. تأمين الصمام الثنائي الصورة رباعية (QPD) أو جهاز الكشف عن حساسية الموقف (PSD) 8 إلى جانب الجمعية مكثف وENSلدى عودتهم أن 980 نانومتر شعاع الليزر التي تعكسها DM3 يتم ضربه تقريبا على المركز. عند استخدام QPD، وضمان أن يتم تركيبه على مرحلة XY صغيرة للسماح لتوسيط دقيق من أجهزة الاستشعار على شعاع الليزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت L1 (عادة مم عدسة 30) بين DM3 وأجهزة الاستشعار. L1 الموقف وذلك لتركيز شعاع لبقعة واحدة على استشعار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت مرشح من الدرجة قبل L1 لمنع شعاع نانومتر 1،064 فضلا عن أي الضالة انعكاسات الضوء المرئي من إضاءة المجهر والإضاءة المحيطة. </li></ol> 3. التثبيت من 1،064 نانومتر الطول الموجي التصوير المجسم فخ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وقد تم بناء جزء الثلاثية الأبعاد من الإعداد حول الأجهزة / البرمجيات حزمة المتاحة تجاريا ويتم تصنيف المرايا الثلاثية الأبعاد المستخدمة في هذه الحزمة لقوة الحادث أقصى حد 5 أو 10 واط / سم 2. وضع واحد TEM00 الحزم في هذا النطاق الطاقة يمكن أن يكون مصدرها بسهولة من ليزر DPSS في 1،064 نانومتر الطول الموجي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيب ليزر نانومتر 1،064 على ارتفاعمنصة لمطابقة تقريبا ذروة مسار الشعاع للخط 980 (انظر القسم 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا لا يمكن السيطرة عليها مباشرة، قوة الليزر يمكن ضبطها يدويا عن طريق تركيب لوحة موجة نصف (HWP) والمستقطب (PBS) الحق بعد يزر فتحة الإخراج. ومن المفيد لتركيب المستقطب في مرحلة دوارة لتكون قادرة على مواكبة متطلبات الثلاثية الأبعاد مرآة لشعاع الاستقطاب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت 1،064 نانومتر شعاع المتوسع (L6 L7 و). يجب توسيع وسطه شعاع الليزر لتتناسب مع حجم مائل للمرآة الثلاثية الأبعاد. لنسب التوسع الكبير (فوق 10X) قد يكون مصدر قلق للحفاظ على حجم صغير المتوسع. وبالتالي قد يكون من المستحسن استخدام العدسات مع طول بؤري صغيرة بشكل غير معتاد (هنا: 16 ملم و 175 ملم). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت المرايا الأخرى كما اشارت الى توجيه شعاع نانومتر 1،064 من خلال هذا الهدف. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> آمنة DM1 مزدوج اللون (45 درجة زاوية السقوط) في جبل الحركية ووضع التجميع في مسار شعاع نانومتر 980 بحيث يسمح للundiminisheانتقال د من أن شعاع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنشيط ضوء مؤشر ليزر. ينبغي أن تعكس المرآة DM1 كمية كافية من الضوء المرئي لوضع صحيح المكانية ضوء المغير (حركة تحرير السودان) في مسار هذا الشعاع. حركة تحرير السودان يحتاج أيضا إلى الزاوية بحيث أشعة الليزر الواردة والصادرة وأقرب ما يمكن إلى حالات عادية. إلا أن زاوية السقوط يجب أن تكون كبيرة بما فيه الكفاية لضمان أن شعاع الليزر ليست قص بواسطة يتصاعد العدسة والمكونات البصرية الأخرى. وينبغي أن تكون زاوية ° 5 تحقيقه بسهولة وصغيرة بما فيه الكفاية. أخيرا المسافة من DM1 لحركة تحرير السودان يجب أن تقاس بدقة بحيث الإدراج من العدسات L4 L5 و(انظر 3.6 أدناه) يمكن تصريف الطائرة مرآة حركة تحرير السودان والطائرة الخلفي المحورية لهذا الهدف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت المرآة لتوجيه الضوء من 1،064 نانومتر المتوسع شعاع لحركة تحرير السودان. تأكد من أن ضوء مؤشر ليزر يضرب فتحة المتوسع شعاع على مركز. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت العدسات L4 L5 و (هنا: العدسات مع 125 ملم و 200 ملم على التوالي). هذا الزوج تلسكوب تقارن الطائرة مرآة حركة تحرير السودان إلى المستوى البؤري الخلفي من الهدف، وكذلك يقلل من الخصر إلى شعاع فقط فعم قليلا الفتحة الخلفي من الهدف. اخترنا العدسات مع الاتصال أطوال طويلة إلى الفضاء حركة تحرير السودان بعيدا عن DM1. هذا يزيل ليس فقط مجالا لخط ليزر ثاني ولكنه يميل أيضا إلى جعل المحاذاة أسهل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة مؤشر ليزر. ترك محول متزايدة لتكون بمثابة الخشنة فتحة المحاذاة. </li></ol> 4. نظام التثبيت ومحاذاة ملاحظات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عدسة L3 وحركة تحرير السودان يجب وضعه بحيث تكون مترافق بصريا إلى المستوى البؤري الخلفي من الهدف. النقطة المحورية المشتركة للL4 L5 و هو مترافق بصريا إلى الطائرة عينة إذا تم حقن الحزمة محاصرة البصرية في الفضاء لا نهاية من المجهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغناء IR بطاقة عارض محاذاة شعاع نانومتر 980 للذهاب على طول محور وسط الفتحة في محول مؤشر ليزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الأشعة تحت الحمراء تي بطاقة* تأكد من أن شعاع نانومتر 1،064 يضرب نفس المكان كما شعاع نانومتر 980 على DM1، L2، و L3 وأن شعاع نانومتر 1،064 يذهب على طول محور وسط الفتحة في محول مؤشر ليزر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استبدال مؤشر ليزر محول المتصاعدة مع هدف. ارتفاع النفط أو المياه الفتحة العددية الهدف هو نموذجي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة فخ نانومتر 980 كما هو موضح في 9 عن طريق &quot;المشي&quot; شعاع الليزر حتى ينظر إلى نمط التدخل متماثل شعاعيا على الكاميرا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع الثلاثية الأبعاد مرآة قبالة (أي تعمل كمرآة السلبي) استخدام حركة تحرير السودان وDM1 إلى &quot;السير&quot; في undiffracted 1،064 شعاع نانومتر إلى محاذاة فخ نانومتر 1،064. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حركة تحرير السودان تنتج شعاع undiffracted كبيرة مما يؤدي في فخ الليزر غير قابلة للنقل قوي في مجال الرؤية. وهذا مفيد للمحاذاة ولكن قد يكون غير مرغوب فيه للتجارب. لمنع هذا الفخ يمكن للمرء أن إدراج كائن غير شفاف صغير في مسار الضوء undiffracted في المكورات الموقع إلى الطائرة عينة (على سبيل المثال اله مركز التنسيق المشترك للL4 L5 و). حجم هذا مانع بقعة المركزية يحتاج إلى أن تكون أكبر إلى حد ما من قطر القرص إيري للضوء مركزة (مانع مع 100-300 ميكرومتر في القطر لنظام وصفه). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> djust 1،064 نانومتر الاستقطاب شعاع باستخدام المستقطب لتتناسب مع حركة تحرير السودان التوجه. تدوير لوحة نصف موجة لضبط انتاج الطاقة من شعاع كما تريد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا رغبت في ذلك، إدراج AOD أو التخلص من الذخائر المتفجرة عناصر توجيه شعاع في خط ليزر 980 نانومتر. ضمان تصريف الافعال الصحيحة من هذه العناصر إلى الطائرة مرة أخرى الوصل للهدف وإعادة تنظيم الفخ. ومن المفيد لتركيب عناصر التوجيه في مرحلة goniometric. </li></ol>

<ol>
	<li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+applications+of+optical+forces.">Biological applications of optical forces.</a> Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23, 247-285 (1994).</li><li>Ashkin, A., Schutze, K., Dziedzic, J. M., Euteneuer, U., Schliwa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+generation+of+organelle+transport+measured+in+vivo+by+an+infrared+laser+trap.">Force generation of organelle transport measured in vivo by an infrared laser trap.</a> Nature. 348, 346-348 (1990).</li><li>Shubeita, G. T., Tran, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Consequences+of+motor+copy+number+on+the+intracellular+transport+of+kinesin-1-driven+lipid+droplets.">Consequences of motor copy number on the intracellular transport of kinesin-1-driven lipid droplets.</a> Cell. 135, 1098-1107 (2008).</li><li>Polin, M., Ladavac, K., Lee, S. H., Roichman, Y., Grier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+holographic+optical+traps.">Optimized holographic optical traps.</a> Opt Express. 13, 5831-5845 (2005).</li><li>Sun, B., Roichman, Y., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+holographic+optical+trapping.">Theory of holographic optical trapping.</a> Opt. Express. 16, 15765-15776 (2008).</li><li>Moffitt, J. R., Chemla, Y. R., Smith, S. B., Bustamante, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+in+optical+tweezers.">Recent advances in optical tweezers.</a> Annu. Rev. Biochem. 77, 205-228 (2008).</li><li>Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+revolution+in+optical+manipulation.">A revolution in optical manipulation.</a> Nature. 424, 810-816 (2003).</li><li>Neuman, K. C., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping.">Optical trapping.</a> Rev. Sci. Instrum. 75, 2787-2809 (2004).</li><li>Sheetz, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+tweezers+in+cell+biology.">Laser tweezers in cell biology.</a> Introduction. Methods Cell Biol. 55, xi-xii (1998).</li><li>Spudich, J. A., Rice, S. E., Rock, R. S., Purcell, T. J., Warrick, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+traps+to+study+properties+of+molecular+motors.">Optical traps to study properties of molecular motors.</a> Cold Spring Harb. Protoc. 2011, 1305-1318 (2011).</li><li>Visscher, K., Gross, S. P., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+multiple-beam+optical+traps+with+nanometer-resolution+position+sensing.+Selected+Topics+in+Quantum+Electronics.">Construction of multiple-beam optical traps with nanometer-resolution position sensing. Selected Topics in Quantum Electronics.</a> IEEE Journal of. 2, 1066-1076 (1996).</li><li>Valentine, M. T., Guydosh, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precision+steering+of+an+optical+trap+by+electro-optic+deflection.">Precision steering of an optical trap by electro-optic deflection.</a> Opt Lett. 33, 599-601 (2008).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

لقد شيدت صك الذي يجمع بين اثنين من الفخاخ البصرية من أنواع مختلفة (الشكل 1) لتوفير مرافق منفصلة للتلاعب محاصرة الكائن والقياس. بنيت في فخ البصرية &quot;التقليدية&quot; حول 980 نانومتر ليزر الصمام الثنائي. يتم توسيع هذا شعاع، قاد ثم حقنها المجهر لدينا مقلوب (&quot;الضوء...

محاصرة الضوئية هي واحدة من التقنيات الرئيسية في الفيزياء الحيوية 6. وثمة تقدم حاسم في محاصرة البصرية تطوير الفخاخ الثلاثية الأبعاد التي تسمح لإنشاء أنماط محاصرة ثلاثي الأبعاد بدلا من الفخاخ نقطة التقليدية 7. هذه الفخاخ الثلاثية الأبعاد تمتلك ميزة من براعة في تحديد المواقع من الكائنات الانكسار. لكن الفخاخ التقليدية يمكن محاذاة بسهولة إلى أن تكون أكثر متماثل من مجموعات الثلاثية الأبعاد متاحة تجاريا. أنها تسمح أيضا لتتبع دقيق سريع من الكائنات المحاصرين. نحن هنا وصف نظام (الشكل 1) الذي يجمع بين النهجين محاصرة في صك واحد ويسمح للمستخدم لاستغلال فوائد كلا حسب الاقتضاء. وتناقش الاعتبارات العامة من بناء الفخاخ البصرية (على أساس أشعة الليزر واحدة أو متعددة) بالتفصيل في مكان آخر 8-10. هنا، ونحن الخطوط العريضة للاعتبارات محددة لدينا لياليetup وتقديم تفاصيل إجراء محاذاة لدينا. على سبيل المثال، وقد وصفت نظم مع اثنين من الحزم الضوئية محاصرة من قبل (على سبيل المثال المرجع 11)، وعادة ما تستخدم شعاع ليزر واحد لمحاصرة كائن الانكسار واستخدام الأخرى (منخفض عمدا شعاع الطاقة) للقراءات منفصلة من موضع الكائن المحاصرين . لكن هنا، على حد سواء أشعة الليزر تحتاج إلى أن تكون عالية تعمل بالطاقة (300 ميغاواط أو أعلى) لأن كلاهما لاستخدامها في الاصطياد. لقياسات النظم البيولوجية، ينبغي أن أشعة الليزر المستخدمة لمحاصرة تقع على النحو الأمثل ضمن إطار الجرد الوطني محددة من الطول الموجي لتقليل ضوء يسببها تدهور البروتين 1. هنا اخترنا لاستخدام 980 نانومتر الصمام الثنائي و1،064 نانومتر الليزر DPSS بسبب انخفاض التكلفة، وتوافر عالية وسهولة التشغيل. لقد اخترنا أيضا إلى استخدام المكانية ضوء المغير (حركة تحرير السودان) لإنشاء والتلاعب الفخاخ متعددة في وقت واحد في الوقت الحقيقي 4،5. هي هذه الأجهزة المتوفرة تجارياومع ذلك إدماجها في الإعداد الكامل تحديات فريدة من نوعها. نحن هنا وصف نهج عملي الذي يتناول هذه الصعوبات المحتملة ويوفر أداة مرنة للغاية. ونحن نقدم مثالا صريحا لإعداد المحددة الموصوفة والتي يمكن استخدامها كدليل للتصاميم تعديلها.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical table</td>
			<td>Newport corporation</td>
			<td>ST-UT2-56-8</td>
			<td>Irvine, CA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope, Inverted, Eclipse Ti</td>
			<td>Nikon USA</td>
			<td>MEA53220</td>
			<td>Melville, NY</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plan apo 100X oil objective (1.4 NA)</td>
			<td>Nikon USA</td>
			<td>MRD01901</td>
			<td>Melville, NY</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil condenser Lens 1.4 NA</td>
			<td>Nikon USA</td>
			<td>MEL41410</td>
			<td>Melville, NY</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMCCD camera</td>
			<td>Andor technology USA</td>
			<td>Ixon DU897</td>
			<td>South Windsor, CT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/3" CCD IEEE1394 camera</td>
			<td>NET USA Inc</td>
			<td>Foculus FO124SC</td>
			<td>Highland IN</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser, TEM00, SLM, 1,064 nm wavelength</td>
			<td>Klastech Laser Technologies</td>
			<td>Senza-1064-1000</td>
			<td>Dortmund; Germany</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laser diode, TEM00, SLM, 980 nm</td>
			<td>Axcel Photonics</td>
			<td>BF-979-0300-P5A</td>
			<td>Marlborough, MA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laser diode mount</td>
			<td>ILX Lightwave</td>
			<td>LDX-3545, LDT-5525, and LDM-4984</td>
			<td>Bozeman, MT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>adjustable fiber ports</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PAF-X-11-B</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>holographic system</td>
			<td>Arryx</td>
			<td>HOTKIT-ADV-1064</td>
			<td>Chicago, IL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>holographic mirror</td>
			<td>Boulder Non-linear Systems</td>
			<td>this is a part of HOTKIT-ADV-1064</td>
			<td>Lafayette, CO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcite polarizer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>GL10-B</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>half-wave plate</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>WPH05M-1064</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizer rotation mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PRM1</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>half-wave plate rotation mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>RSP1</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shutter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SH05</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dichroic mirrors (DM2 &amp; DM3); 45&deg; AOI</td>
			<td>Chroma Technology</td>
			<td>t750spxrxt</td>
			<td>Bellows Falls, VT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>dichroic mirror (DM1); 45&deg; AOI</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMSP1000R</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>custom mechanical adapter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM1A11 and AD12F with enlarged inner bore</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>notch filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-850/310-25</td>
			<td>Rochester, NY</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acousto-Optic deflector (2-axis)</td>
			<td>intraAction</td>
			<td>DTD-584CA28</td>
			<td>Bellwood, IL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>goniometric stage</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>9081</td>
			<td>Santa Clara, CA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60 mm steering lenses</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1134-B</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>16 mm aspherical expander lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC080-016-C</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>175 mm expander lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1229-C</td>
			<td>Newton, NJ</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spot blocker (cabron-steel sphere)</td>
			<td>Bal-Tec</td>
			<td>0.0100" diameter</td>
			<td>Los Angeles, CA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microspheres (Carboxyl-polystyrene)</td>
			<td>Spherotech</td>
			<td>CP-45-10</td>
			<td>Lake Forest, IL</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction of a high resolution microscope with conventional and holographic optical trapping capabilities

نظم عالية الدقة مع المجهر الفخاخ البصرية تسمح للتلاعب دقيق من الكائنات الانكسار المختلفة، مثل الخرز عازلة 1 أو العضيات الخلوية 2،3، فضلا عن ارتفاع المكانية والزمانية قراءات قرار من مركزها النسبي لوسط الفخ. وصف النظام لديه هنا واحد مثل &quot;التقليدية&quot; فخ التشغيل في 980 نانومتر. بالإضافة إلى ذلك فإنه يوفر نظام محاصرة البصرية الثاني الذي يستخدم حزمة الثلاثية الأبعاد متاحة تجاريا في وقت واحد لخلق والتلاعب أنماط محاصرة المعقدة في مجال الرؤية من المجهر 4،5 في طول موجة من 1،064 نانومتر. الجمع بين النظامين تسمح للتلاعب من الكائنات الانكسار متعددة في نفس الوقت أثناء القيام في وقت واحد السرعة العالية وقياسات عالية الدقة للحركة والإنتاج في قوة وحجم النانومتر piconewton.

الإعداد تجميعها يسمح للمشغل إلى اعتراض الأجسام الانكسار متعددة في الوقت الحقيقي والموقف منها في جميع الأبعاد الثلاثة داخل مجال الرؤية. نحن لتوضيح قدرات الثلاثية الأبعاد الصك من خلال محاصرة 11 المجهرية (الشكل 2). فخ حصر كل كائن يتم يدويا إعادة وضعه على محاصرة ?...

Watch this Scientific Journal Video about Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities at JoVE.com

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

النظام المذكور في هذه الوثيقة توظف فخ البصرية التقليدية فضلا عن خط محاصرة البصرية الثلاثية الأبعاد مستقلة، قادرة على خلق والتلاعب الفخاخ متعددة. وهذا يسمح لإيجاد ترتيبات هندسية معقدة من الجزيئات الانكسار مع السماح أيضا عالية السرعة القياسات في وقت واحد، عالية الدقة لنشاط الإنزيمات البيولوجية.

بناء مجهر عالي الدقة مع التقليدية والتصوير المجسم قدرات ملائمة بصري

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

construction-high-resolution-microscope-with-conventional-holographic

Research

JoVE Journal

Engineering

12.1K Views.  University of Utah. النظام المذكور في هذه الوثيقة توظف فخ البصرية التقليدية فضلا عن خط محاصرة البصرية الثلاثية الأبعاد مستقلة، قادرة على خلق والتلاعب الفخاخ متعددة. وهذا يسمح لإيجاد ترتيبات هندسية معقدة من الجزيئات الانكسار مع السماح أيضا عالية السرعة القياسات في وقت واحد، عالية...

Video: Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

الكريستالات السليكون الخلايا الشمسية الأغشية الرقيقة مع Plasmonic معززة للضوء للاحتباس

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

البصرية محاصرة من الجسيمات النانوية

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses triangulation between matching points in two views of the same scene at different angles to compute depth.&#160;However, unlike a stereo-based method, DFP uses a digital video projector to replace one of the cameras1. The projector rapidly projects a known sinusoidal pattern onto the subject, and the surface of the subject distorts these patterns in the camera&#8217;s field of view. Three distorted patterns (fringe images) from the camera can be used to compute the depth using triangulation.
Unlike other 3D measurement methods, DFP techniques lead to systems that tend to be faster, lower in equipment cost, more flexible, and easier to develop.&#160;DFP systems can also achieve the same measurement resolution as the camera.&#160;For this reason, DFP and other digital structured light techniques have recently been the focus of intense research (as summarized in1-5). Taking advantage of DFP, the graphics processing unit, and optimized algorithms, we have developed a system capable of 30&#160;Hz 3D video data acquisition, reconstruction, and display for over 300,000 measurement points per frame6,7.&#160;Binary defocusing DFP methods can achieve even greater speeds8.
Diverse applications can benefit from DFP techniques. Our collaborators have used our systems for facial function analysis9, facial animation10, cardiac mechanics studies11, and fluid surface measurements, but many other potential applications exist.&#160;This video will teach the fundamentals of DFP techniques and illustrate the design and operation of a binary defocusing DFP system.

This video describes the fundamentals of digital fringe projection techniques, which provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;It also demonstrates the design and operation of a high-speed binary defocusing system based on these techniques.

عالية الدقة، والسرعة الفائقة، والتصوير ثلاثي الأبعاد الفيديو مع تقنيات الإسقاط هامش الرقمية

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Convergent Polishing: A Simple, Rapid, Full Aperture Polishing Process of High Quality Optical Flats &amp; Spheres

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial shape (i.e., surface figure), will converge to final surface figure with excellent surface quality under a fixed, unchanging set of polishing parameters in a single polishing iteration. In contrast, conventional full aperture polishing methods require multiple, often long, iterative cycles involving polishing, metrology and process changes to achieve the desired surface figure. The Convergent Polishing process is based on the concept of workpiece-lap height mismatch resulting in pressure differential that decreases with removal and results in the workpiece converging to the shape of the lap. The successful implementation of the Convergent Polishing process is a result of the combination of a number of technologies to remove all sources of non-uniform spatial material removal (except for workpiece-lap mismatch) for surface figure convergence and to reduce the number of rogue particles in the system for low scratch densities and low roughness. The Convergent Polishing process has been demonstrated for the fabrication of both flats and spheres of various shapes, sizes, and aspect ratios on various glass materials. The practical impact is that high quality optical components can be fabricated more rapidly, more repeatedly, with less metrology, and with less labor, resulting in lower unit costs. In this study, the Convergent Polishing protocol is specifically described for fabricating 26.5 cm square fused silica flats from a fine ground surface to a polished ~&#955;/2 surface figure after polishing 4 hr per surface on a 81 cm diameter polisher.

A novel optical polishing process, called &#8220;Convergent Polishing&#8221;, which enables faster, lower cost polishing, is described. Unlike conventional polishing processes, Convergent Polishing allows a glass workpiece to be polished in a single iteration and with high surface quality to its final surface figure without requiring changes to polishing parameters.

المتقاربة تلميع: بسيطة، عملية سريعة، فتحة كاملة تلميع عالية الجودة البصرية شقق و المجالات

Convergent Polishing is a novel polishing system and method for finishing flat and spherical glass optics in which a workpiece, independent of its initial ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

Plasmonic اصطياد والإفراج عن النانوية في بيئة المراقبة

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and nanotechnology. Although near-field scanning microscopy and superlenses have improved the resolution in the near-field region, far-field imaging in real-time remains a significant challenge. Recently, the hyperlens, which magnifies and converts evanescent waves into propagating waves, has emerged as a novel approach to far-field imaging. Here, we report the fabrication of a spherical hyperlens composed of alternating silver (Ag) and titanium oxide (TiO2) thin layers. Unlike a conventional cylindrical hyperlens, the spherical hyperlens allows for two-dimensional magnification. Thus, incorporation into conventional microscopy is straightforward. A new optical system integrated with the hyperlens is proposed, allowing for a sub-wavelength image to be obtained in the far-field region in real time. In this study, the fabrication and imaging setup methods are explained in detail. This work also describes the accessibility and possibility of the hyperlens, as well as practical applications of real-time imaging in living cells, which can lead to a revolution in biology and nanotechnology.

The use of a hyperlens has been regarded as a novel super-resolution imaging technique due to its advantages in real-time imaging and its simple implementation with conventional optics. Here, we present a protocol describing the fabrication and imaging applications of a spherical hyperlens.

مظاهرة مجهر المتكاملة هايبرلينس وتصوير القرار فائقة

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional camera film methods and then digital camera technology, from which several important characteristics have been derived. However, such work has always been limited due to the inherently random and non-repeatable nature of natural lightning events in the field. Recent developments in lightning test facilities now allow the reproducible generation of lightning arcs within controlled laboratory environments, providing a test bed for the development of new sensors and diagnostic techniques to understand lightning mechanisms better. One such technique is a spectroscopic system using digital camera technology capable of identifying the chemical elements with which the lightning arc interacts, with these data then being used to derive further characteristics. In this paper, the spectroscopic system is used to obtain the emission spectrum from a 100 kA peak, 100 &#181;s duration lightning arc generated across a pair of hemispherical tungsten electrodes separated by a small air gap. To maintain a spectral resolution of less than 1 nm, several individual spectra were recorded across discrete wavelength ranges, averaged, stitched, and corrected to produce a final composite spectrum in the 450 nm (blue light) to 890 nm (near infrared light) range. Characteristic peaks within the data were then compared to an established publicly available database to identify the chemical element interactions. This method is readily applicable to a variety of other light emitting events, such as fast electrical discharges, partial discharges, and sparking in electrical equipment, apparatus, and systems.

Emission spectroscopy techniques have traditionally been used to analyze inherently random lightning arcs occurring in nature. In this paper, a method developed to obtain the emission spectroscopy from reproducible lightning arcs generated within a laboratory environment is described.

طريقة لتسجيل النطاق العريض عالية الدقة الأطياف الانبعاثات من أقواس البرق المختبر

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...

Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by employing an aberration-corrected scanning transmission electron microscope as the exposure tool. Here, we present results of single-digit nanometer patterning of two widely used electron-beam resists: poly (methyl methacrylate) and hydrogen silsesquioxane. The method achieves sub-5 nanometer features in poly (methyl methacrylate) and sub-10 nanometer resolution in hydrogen silsesquioxane. High-fidelity transfer of these patterns into target materials of choice can be performed using metal lift-off, plasma etch, and resist infiltration with organometallics.

We use an aberration-corrected scanning transmission electron microscope to define single-digit nanometer patterns in two widely-used electron-beam resists: poly (methyl methacrylate) and hydrogen silsesquioxane. Resist patterns can be replicated in target materials of choice with single-digit nanometer fidelity using liftoff, plasma etching, and resist infiltration by organometallics.

الطباعة الحجرية شعاع الإلكترون نانومتر ذات الأرقام المفردة مع مجهر إلكتروني انتقال المسح ضوئي لتصحيح الانحراف

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by ...