Dieses Protokoll ermöglicht es fast jedem, am Forschungsprozess teilzunehmen. Diese Methode demokratisiert die Spitzenforschung auf eine Weise, die noch nie zuvor durchgeführt wurde. Der photophoretische Fangprüfstand ist kostengünstig und kann im Gegensatz zu vielen anderen Rigs, die für photophoretisches Fangen verwendet werden, leicht hergestellt werden.
Die Anweisungen sind so geschrieben, dass jeder an dieser Technologie beteiligt sein kann. Unser Protokoll konzentriert sich auf die Erstellung unserer Prüfstände. Vorkenntnisse in Optik oder Fertigungswerkzeugen können helfen, sind aber nicht notwendig.
Beginnen Sie mit dem Aufbau von Holzständen, indem Sie das Basisstück mit dem Y-Emblem nach oben legen und dann die beiden langen Seitenteile auf beiden Seiten der Basis halten, während der erste Laserhalter an einem Ende und der erste Reagenzglashalter am anderen Ende an Ort und Stelle geschoben wird. Setzen Sie zwei Elektromagnethalter auf die Kamerahalterung und stellen Sie sicher, dass die Magnethalter auf jeder Seite um einen Zentimeter voneinander getrennt sind, und setzen Sie dann die Magnethalter und die Kamerahalterung als Einheit neben dem ersten Reagenzglashalter ein, der einen Zentimeter entfernt ist. Als nächstes platzieren Sie den zweiten Reagenzglashalter nach den Elektromagnethaltern, so dass zwischen dem zweiten Reagenzglashalter und dem zweiten Elektromagnethalter ein Zentimeter Abstand besteht.
Wenn Sie den optionalen Lichtschutz oder Blocker verwenden, schieben Sie den Lichtschutz auf die gegenüberliegende Seite des Kamerahalters. Schieben Sie den zweiten Laserhalter in Abhängigkeit von der Länge des Lasers in der gewünschten Entfernung an Ort und Stelle. Eine optische Schiene kann unter allen Halterungen platziert werden, um andere Elemente des Fangsystems auszurichten.
Die Platzierung hilft, die Linse mit dem Laser und dem Reagenzglas in Einklang zu bringen. Legen Sie dann den Elektromagneten in die Elektromagnethalter. Bauen Sie die elektromagnetische Steuerschaltung mit einem Spannungsregler, einem Steckbrett und ein paar Drähten auf.
Platzieren Sie dazu den Spannungsregler in der Steckplatine, so dass sich jeder Pin in einer anderen Reihe befindet, und verdrahten Sie den Eingangspin des Spannungsreglers mit einem der fünf Volt-Power-Pins auf der Mikrocontroller-Platine. Verdrahten Sie den eingestellten Pin des Spannungsreglers mit dem allgemeinen Eingang und Ausgang oder GPIO23 auf der Mikrocontrollerplatine. Als nächstes verbinden Sie den Eingangsdraht des Elektromagneten mit dem Ausgangspin des Spannungsreglers und den Ausgangsdraht des Elektromagneten mit einem Massestift am Mikrocontroller.
Für die Testvorbereitungen legen Sie die Linse mit Hilfe von Heißkleber in den Linsenhalter. Sobald Sie fertig sind, legen Sie den Linsenhalter auf die optische Schiene und den Laser in den Laserhalter. Als nächstes verwenden Sie die Linse und den Laser, um den Brennpunkt des Lasers zu finden, und schieben Sie den Linsenhalter entlang der optischen Schiene, bis der Brennpunkt über dem Elektromagneten zentriert ist.
Markieren Sie den Brennpunkt auf dem Holzsockel mit einem Bleistift. Um die Fangstelle vorzubereiten, stellen Sie sicher, dass der Laser richtig ausgeschaltet ist, und kleben Sie dann mit einer Heißklebepistole einen kleinen Knopfmagneten mit der gleichen Polarität wie der Elektromagnet auf die ebene Oberfläche der Plattform, so dass der Elektromagnet die Plattform abstößt. Beschichten Sie eine 3D-gedruckte freitragende Plattform aus schwarzer Aluminiumfolie, um die Plattform vor dem Schmelzen zu schützen.
Legen Sie nach der Beschichtung den ausgewählten Partikeltyp zum Testen auf die schräge Seite der Plattform, stecken Sie dann die Kragarmarme mit der Magnetseite nach außen in die kreisförmige Halterung und führen Sie das Reagenzglas in dieselbe kreisförmige Halterung ein. Wenn es richtig gemacht wird, berührt der Magnet fast das Glas. Legen Sie das Reagenzglas auf den Röhrenhalter, um die Plattform über dem Elektromagneten zu zentrieren.
Der Ausleger sollte sich in einer nach oben gerichteten Position befinden, die vom Elektromagneten abgestoßen wird. Schließen Sie das Setup ab, indem Sie die Kamera in die Kamerahalterung legen, um Fallen über oder um die Plattform herum zu erfassen und zu beobachten. Nachdem Sie alle Positionierungen überprüft haben, beginnen Sie den Test, indem Sie in der Entwicklungsumgebung auf Start drücken oder die Datei normal vom Terminal aus starten.
Wenn Sie die alternative Codeoption verwenden, starten Sie den Test mit dem Befehl terminal aus dem richtigen Verzeichnis. Wenn der Befehl vom Terminal aus ausgeführt wird, sollte er die Anzahl der Tests und den Parameter enthalten, auf den sich der Test konzentriert. Ein Test von 10 verschiedenen Partikeln wurde durchgeführt, um das Partikel mit der besten Fangrate zu finden.
Es wurde festgestellt, dass die Diamant-Nanopartikel und der Druckertoner die beiden besten Partikeltypen waren. Ein zweiter Partikeltyptest wurde mit einem Kameradetektionssystem durchgeführt und die besten vier der ursprünglich 10 Partikel wurden getestet. Die Diamant-Nanopartikel waren immer noch die besten, hatten aber eine etwas niedrigere Fangrate als zuvor.
Die Fangrate für verschiedene Laserleistungsstufen wurde während des Laserleistungstests gemessen. Es wurde beobachtet, dass eine hohe optische Ausgangsleistung mit einer höheren Fangrate korrespondierte. Der Laser bei voller Leistung hatte die höchste aufgezeichnete Fangrate für diesen Test.
Das Wichtigste, woran man sich während des gesamten Protokolls erinnern sollte, ist die Sicherheit, insbesondere die Lasersicherheit. Angemessene Lasersicherheitsrichtlinien müssen befolgt werden. Dieses Verfahren erleichtert das Ändern kleiner Variablen.
Wir haben Laserleistung und Partikeltyp getestet, aber alle anderen Variablen wie der Linsentyp konnten leicht geändert werden. Die Forscher können ihre Version der Technik für akademische und pädagogische Zwecke implementieren. Es ermöglicht Menschen, schnell sinnvolle Forschung zu betreiben.
