Este proyecto fue apoyado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias y por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea a través del programa de CONTACTO.

1. Sensor de Diseño y Fabricación <ol><li> Diseño de una guía de ondas de placas paralelas con una o más cavidades integrados (o &quot;ranuras&quot;). Véanse las Figuras 1 y 2. La geometría puede estar basada en la dada en nuestras publicaciones anteriores 8,9 o diseñados especialmente para la aplicación en particular. Los siguientes principios generales se sugieren: <ol><li> Espaciado de la placa: En este experimento una separación entre placas de 1 mm se utiliza para el acoplamiento eficaz para el modo TE1 sin la necesidad de óptica especial. También se asegura de un solo modo de propagación en las frecuencias de interés. Cuando se utilizan otras separaciones placa, la eficiencia multimodo propagación, dispersión y acoplamiento debe ser considerado. </li><li> Espaciadores: Este espaciamiento de las placas se mantiene mediante espaciadores dieléctricos. Pequeñas piezas de vidrio con espesor muy uniforme hacer espaciadores excelentes - en nuestro caso, se utiliza fragmentos de un portaobjetos de microscopio destrozada, con un espesor de 1 mm + / - 3 micras. </li&gt; <li> Tamaño de la placa: las propias placas deben ser lo suficientemente anchos que se pueden considerar infinita en comparación con el haz de entrada. (En nuestro caso, 4,75 cm para un haz de 1,2 cm.) El espesor de cada placa debe ser mucho más grueso que la profundidad de la piel, y placas más gruesas (&gt; 1 cm) se recomiendan para reducir la posibilidad de energía que pasa por encima o por debajo de la guía de ondas y alcanzar el detector. Longitud de propagación debería ser suficiente que la ranura es al menos dos veces su propio ancho de distancia de la entrada y salida de las caras, pero minimizado para reducir la dispersión. </li><li> Geometría Placa inferior: Para permitir un fácil acceso a la ranura, la placa de guía de ondas inferior debe ser significativamente más ancha que la placa superior, mientras que la ranura se extiende casi (pero no del todo) de toda la anchura de la placa. (Ver Figura 1) Esto hace que sea mucho más fácil para acceder a la ranura y vigilar el nivel de llenado. </li><li> Tornillos: Tanto la parte superior y la placa inferior tiene una extensión de modo que los tornillos pueden insertarse para mantener la olaguiar juntos sin obstruir las ranuras o bien la trayectoria de propagación. (Ver Figura 1) Los agujeros en la placa inferior están roscadas mientras que la parte superior no lo son. </li><li> Geometría de la cavidad: Diseño de la ranura depende de la frecuencia resonante deseada, la anchura de línea deseada, y la distancia de la base elegida, entre otros factores. Es importante tener en cuenta las limitaciones de sus técnicas de fabricación para ranuras muy estrechas o poco profundo. Ranuras múltiples para la detección de múltiples canales tienen requisitos adicionales 10. </li><li> Ungrooved Versión: un diseño idéntico en todos los aspectos sin una ranura también deben ser fabricados, para ser utilizado como una referencia. </li></ol></li><li> La fabricación de la guía de ondas puede hacerse mediante mecanizado. IMPORTANTE: no embotar los bordes de las placas, particularmente en la cara de entrada. Los bordes redondeados son una práctica habitual en muchos talleres mecánicos por razones de seguridad, pero un borde redondeado en la cara de entrada distorsionar la señal. </li><li> MontajeProcedimiento. Después de las dos placas han sido fabricados, deben ser montados en la guía de ondas. <ol><li> Utilice un soporte en L-objetos o de otro planas para crear una estructura con dos superficies planas perpendiculares entre sí. Coloque la placa inferior de la superficie horizontal y presione a ras contra la superficie vertical. Coloque los espaciadores dieléctricos tan cerca de los orificios de los tornillos como sea posible (dos por cada tornillo, una a cada lado), teniendo cuidado de no obstruir la ranura o a extenderse más allá de la cara de entrada. </li><li> Coloque con cuidado la placa superior al ras contra la superficie vertical y deslice hacia abajo para sentarse en la placa inferior y los espaciadores. Sosteniendo ambas placas ras contra la superficie vertical, inserte los tornillos. Tornillo de ellos hacia abajo de forma incremental en un patrón alternativo. Este procedimiento conduce a una guía de ondas con una cara de entrada perfectamente plana y espaciamiento de las placas uniforme. </li></ol></li></ol> 2. Aparato Experimental Este protocolo asume que el usuario has acceso a una transmisión de geometría de terahercios en dominio de tiempo del espectrómetro (en nuestro caso, el Picometrix T-Ray 4.000) y está familiarizado con la obtención de formas de onda de dominio de tiempo y la transformación de Fourier para el dominio de la frecuencia. <ol><li> Configuración confocal. Si no está ya presente, las lentes de cuatro debe ser introducido en la trayectoria del haz en una orientación confocal con el fin de proporcionar un enfoque estrecho en el punto medio de la ruta. </li><li> Coloque una abertura en el punto focal. La abertura debe ser suficientemente grande para bloquear toda la radiación de multiplicación excepto a través de la guía de ondas. El tamaño de la abertura se determinará el tamaño de haz que se propaga en la guía de ondas (en nuestro caso, 12 mm). </li><li> Place guía de ondas inmediatamente detrás de la abertura, con la cara de entrada en contacto con la abertura y con el eje de propagación de guía de ondas alineados lo más estrechamente posible con el eje óptico. La alineación es crítica aquí - reflexiones, la dispersión, la variación en las frecuencias de corte y de resonancia, y otros incidencias pueden surgir debido a la alineación incorrecta de la guía de ondas. Utilice un soporte seguro para asegurar la colocación REPEATABLE. </li><li> Soporte de jeringa: es útil tener una estructura que mantiene la jeringa en su lugar de modo que la punta se alinea con la ranura. De esta manera usted puede reducir la posibilidad de errores en el llenado debido al movimiento de la jeringa en sus manos. </li></ol> 3. Preparación de la muestra <ol><li> Procedimiento de limpieza: Quitar la guía de onda. Lavar ambas placas de la guía de ondas a fondo en un disolvente apropiado para eliminar cualquier residuo del experimento. Seque con aire comprimido. Volver a montar como en 1.3. </li><li> Jeringa Preparación. Para obtener los mejores resultados, se recomienda utilizar una jeringa diferente para cada material para evitar la contaminación cruzada. Si esto no es posible, la jeringa también debe ser limpiado con el mismo disolvente. </li><li> Llene la jeringa a volumen de llenado adecuado con el líquido a ensayar. Trate de eliminar cualquier burbuja. </li></ol><ol><li> Coloque la guía de onda de referencia ungrooved en el aparato como se describe en (2,3). Tome una forma de onda de referencia de la guía de onda ungrooved, luego retírela. Esto sólo es necesario una vez cada pocas horas durante cada sesión experimental, en función de la estabilidad a largo plazo de la señal del espectrómetro de dominio de tiempo. </li><li> Coloque la guía de ondas ranurada limpia en el aparato, como se describe en (2,3) </li><li> Tome una forma de onda de la guía de onda ranurada vacía. NOTA: Esto debe hacerse cada vez que se retira la guía de ondas y limpiado. El proceso de extracción y desmontaje puede conducir a variaciones muy pequeñas en la geometría de la guía de ondas. Estas variaciones afectan a la frecuencia resonante absoluta de los surcos vacíos y llenos, pero no el cambio observado, por lo tanto cada uno de &quot;lleno&quot; de medición requiere su propia &quot;vacío&quot; de referencia para calcular el desplazamiento. </li><li> Sin mover la guía de onda, ponga la jeringa llena en su lugar en el soporte. Poco a poco llenar el surco, manteniendovigilar que el relleno es bueno, sin burbujas o desbordamiento. (Cómo se determina la cantidad de llenado correcto se describe en la sección de Discusión.) Tome otra forma de onda. </li><li> Si el sistema tiene más de una ranura, siga llenando ranuras y teniendo formas de onda como se desee. </li><li> Retire la guía de ondas y limpiar (como en el paso 3). </li><li> Repita tantas veces como sea necesario. Para obtener mejores resultados, varios conjuntos de datos para cada muestra se recomiendan para reducir el error. </li></ol> 5. Los resultados representativos Análisis de los datos de estas formas de onda es sencilla y puede seguir las técnicas habituales del experimentador para la transformación al dominio de frecuencia. Espectros de frecuencia tales como los dados en la Figura 3 debe resultar. Estos pueden elevar al cuadrado y dividida por la forma de onda de referencia para obtener los espectros de potencia de transmisión tal como la Figura 4. La frecuencia y anchura de línea central de las resonancias para las guías de ondas vacíos y llenos pueden ser measured de estos espectros, o ataques de Lorentzian se puede realizar para aumentar la precisión. El cambio resonante causada por el líquido es simplemente la diferencia entre las frecuencias observadas centrales de las resonancias para las guías de ondas vacíos y llenos. Para convertir esto en una medición del índice de refracción, la relación entre el desplazamiento y el CI debe ser establecido. Esto puede hacerse experimentalmente mediante este procedimiento con muestras de índice conocido, o computacionalmente mediante la realización de simulaciones de la ranura llena de muestras de conocido índice 9, o analíticamente usando el modo de técnicas de concordancia de 8. Una vez que un cambio de frente a la curva RI se establece, las mediciones de RI de las muestras desconocidas se puede realizar con precisión. Hay unos pocos errores particulares que se presentan durante este procedimiento. Burbujas o errores en el llenado de la ranura puede dar lugar a datos ruidosos o incorrecta, por lo que le recomendamos múltiples conjuntos de datos para cada SAMPLE material. Otra fuente de error es frecuente en la colocación de las guías de ondas. Si las guías de onda de referencia y el sensor se coloca en exactamente la misma alineación, las reflexiones o artefactos de otros será el mismo para ambos y se dividen fuera del espectro de transmisión. Si la alineación es ligeramente desviado, las reflexiones no se dividen fuera y de llamada se puede observar en los espectros de transmisión (algunos de timbre menor puede ser visto en la Figura 4). Si no es deseable volver a tomar los datos, es posible eliminar este zumbido por el recorte de la forma de onda de dominio de tiempo antes de que el reflejo aparece, pero esto reduce la resolución espectral y por lo tanto la resolución del índice de refracción está limitado también. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig1.jpg" /> Figura 1. Fotografía de la guía de ondas con las partes pertinentes marcados. Tenga en cuenta que la ranura no se extiende el correontire longitud o la anchura de la guía de ondas y la estructura está diseñada de manera que el hardware de montaje no obstruya la ranura o de la trayectoria de propagación de la radiación. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig2.jpg" /> Figura 2. Esquema de la guía de ondas ranurada. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig3.jpg" /> Figura 3. (A) espectros de frecuencia de la muestra para la guía de onda de referencia (negro), la guía de ondas ranurada sin relleno líquido (azul), y la guía de ondas ranurada con líquido, en este caso tetradecano (rojo). Las frecuencias de corte para el TE 1 y <samp>3</samp> modos de propagación TE se muestran, como son las líneas de absorción de vapor de agua. (B) del primer de las resonancias para las guías de ondas ranuradas vacíos y llenos. <img alt="Figura 4" src=&quot;/ Files/ftp_upload/4304/4304fig4.jpg&quot; /&gt; Figura 4. Espectros de transmisión de energía para las guías de ondas ranuradas vacíos y llenos. La diferencia en frecuencia entre los dos características resonantes es el cambio de resonancia (Df), que se refiere al índice de refracción.

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	<li>Kuswandi, B., Nuriman, ., Huskens, J., Verboom, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+sensing+systems+for+microfluidic+devices:+A+review.">Optical sensing systems for microfluidic devices: A review.</a> Ana. Chim. Acta. 601, 141-155 (2007).</li><li>Zhu, H., White, I. M., Suter, J. D., Zourob, M., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+refractive+index+optical+ring+resonator+detector+for+capillary+electrophoresis.">Integrated refractive index optical ring resonator detector for capillary electrophoresis.</a> Anal. Chem. 79, 930-937 (2007).</li><li>Kurt, H., Citrin, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupled-resonator+optical+waveguides+for+biochemical+sensing+of+nanoliter+volumes+of+analyte+in+the+terahertz+region.">Coupled-resonator optical waveguides for biochemical sensing of nanoliter volumes of analyte in the terahertz region.</a> Appl. Phys. Lett. 87, 241119 (2005).</li><li>Debus, C., Bolivar, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+selective+surfaces+for+high+sensitivity+terahertz+sensing.">Frequency selective surfaces for high sensitivity terahertz sensing.</a> Appl. Phys. Lett. 91, 184102 (2007).</li><li>Harsha, S. S., Laman, N., Grischkowsky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Q+terahertz+Bragg+rsonances+within+a+metal+parallel+plate+waveguide.">High-Q terahertz Bragg rsonances within a metal parallel plate waveguide.</a> Appl. Phys. Lett. 94, 091118 (2009).</li><li>Mendis, R., Mittleman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+lowest-order+transverse-electric+(TE1)+and+transverse-magnetic+(TEM)+modes+of+the+parallel-plate+waveguide+for+terahertz+pulse+applications.">Comparison of the lowest-order transverse-electric (TE1) and transverse-magnetic (TEM) modes of the parallel-plate waveguide for terahertz pulse applications.</a> Optics Express. 17, 14839-14850 (2009).</li><li>Mendis, R., Mittleman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+investigation+of+the+lowest-order+transverse-electric+(TE1)+mode+of+the+parallel-plate+waveguide+for+THz+pulse+propagation.">An investigation of the lowest-order transverse-electric (TE1) mode of the parallel-plate waveguide for THz pulse propagation.</a> JOSA B. 26, A6-A13 (2009).</li><li>Astley, V., McCracken, B., Mendis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+rectangular+resonant+cavities+in+terahertz+parallel-plate+waveguides.">Analysis of rectangular resonant cavities in terahertz parallel-plate waveguides.</a> Opt. Lett. 36, 1452 (2011).</li><li>Mendis, R., Astley, V., Liu, J., Mittleman, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+microfluidic+sensor+based+on+a+parallel-plate-waveguide+resonant+cavity.">Terahertz microfluidic sensor based on a parallel-plate-waveguide resonant cavity.</a> Appl. Phys. Lett. 95, 171113 (2009).</li><li>Astley, V., Reichel, K., Jones, J., Mendis, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+multichannel+microfluidic+sensor+based+on+parallel-plate+waveguide+resonant+cavities.">Terahertz multichannel microfluidic sensor based on parallel-plate waveguide resonant cavities.</a> Appl. Phys. Lett. , (2012).</li></ol>

No hay conflictos de interés declarado.

Cabe señalar que el índice de refracción del líquido que se determina sólo a la frecuencia de la resonancia de la cavidad no, sobre un ancho de banda amplio. Esto tiene algunas ventajas distintas pocos. En primer lugar, aunque las mediciones se han hecho uso de una fuente de terahercios de banda ancha para fines de caracterización, también se podría construir un sistema equivalente de detección con una fuente de frecuencia única THz con sólo un grado limitado de capacidad de ajuste de frecuencia, un enfoque q...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nombre del reactivo </td><td> Empresa </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentarios (opcional) </td></tr><tr><td> 10 l jeringa </td><td> Hamilton </td><td> 80314 </td><td> Jeringa de alta precisión </td></tr><tr><td> Alcanos líquidos </td><td> Acros Organics </td><td></td><td> Las muestras para la calibración y pruebas </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> No se requiere equipo específico. Los materiales adecuados de prueba y los disolventes se dejan a discreción del experimentador. Las jeringas de alta precisión utilizados en este procedimiento se muestran en la tabla siguiente, pero el experimentador puede desear utilizar jeringas de un volumen diferente o diseño, incluyendo jeringas digitales para mejorar la precisión. Los alcanos de prueba utilizados en este experimento también se enumeran. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

Índice de refracción (RI) de detección no invasivo es un potente y sin etiqueta técnica de detección para la identificación, detección y control de muestras de microfluidos con una amplia gama de diseños de sensores posibles, tales como los interferómetros y 1,2 resonadores. La mayoría de aplicaciones de la RI existente de detección de centrarse en los materiales biológicos en soluciones acuosas en frecuencias visibles e IR, tales como hibridación de ADN y la secuenciación del genoma. En las frecuencias de terahercios, las aplicaciones incluyen control de calidad, control de procesos industriales y sensores de detección y aplicaciones que involucren materiales no polares. Varios diseños potenciales para los sensores de índice de refracción en el régimen terahertz existen, incluyendo guías de ondas de cristal fotónico 3, asimétricos anillo dividido resonadores 4 y estructuras fotónicas integradas de banda prohibida en guías de ondas de placas paralelas-5. Muchos de estos diseños se basan en resonadores ópticos, tales como anilloso cavidades. Las frecuencias de resonancia de estas estructuras son dependientes del índice de refracción del material en o alrededor del resonador. Mediante la supervisión de los cambios en la frecuencia de resonancia del índice de refracción de una muestra puede medirse con exactitud y esto a su vez puede ser utilizado para identificar un material, vigilar la contaminación o dilución, etc El diseño del sensor se utiliza aquí se basa en una simple guía de ondas de placas paralelas 6,7. Una ranura rectangular mecanizada en una cara actos como una cavidad resonante (Figuras 1 y 2). Cuando la radiación de terahercios se acopla a la guía de onda y se propaga en el menor orden transversal eléctrico (TE 1) modo, el resultado es un único rasgo fuerte resonante con una frecuencia ajustable resonante que depende de la geometría de la ranura de 6,8. Este surco puede ser llenado con muestras líquidas apolares microfluídicos que causan un cambio en la frecuencia de resonancia observado que depende de la cantidad de liquid en la ranura y su índice de refracción 9. Nuestra técnica tiene una ventaja sobre otras técnicas de terahercios en su simplicidad, tanto en la fabricación y aplicación, ya que el procedimiento puede llevarse a cabo con equipo de laboratorio estándar sin la necesidad de una sala limpia o cualquier fabricación especial o técnicas experimentales. También se puede ampliar fácilmente para operación multicanal mediante la incorporación de múltiples ranuras 10. En este video vamos a describir nuestro procedimiento experimental completo, desde el diseño del sensor para el análisis de datos y la determinación del índice de refracción de la muestra.

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Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

El procedimiento para la aplicación de un sensor de índice de refracción para frecuencias de terahercios basado en una guía de ondas ranurada geometría de placas paralelas se describe aquí. El método proporciona una medición del índice de refracción de un pequeño volumen de líquido a través de la supervisión de la variación en la frecuencia de resonancia de la estructura de guía de ondas

Terahertz microfluídicos detección utilizando un sensor de guía de ondas de placas paralelas

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

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10.7K vistas.  Rice University. El procedimiento para la aplicación de un sensor de índice de refracción para frecuencias de terahercios basado en una guía de ondas ranurada geometría de placas paralelas se describe aquí. El método proporciona una medición del índice de refracción de un pequeño volumen de líquido a través de la supervisión de la variación en la frecuencia de resonancia de la estructura de guía de ondas

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Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on photoconduction, which has been one of the most commonly used techniques for terahertz generation 1-8. Terahertz generation in a photoconductive emitter is achieved by pumping an ultrafast photoconductor with a pulsed or heterodyned laser illumination. The induced photocurrent, which follows the envelope of the pump laser, is routed to a terahertz radiating antenna connected to the photoconductor contact electrodes to generate terahertz radiation. Although the quantum efficiency of a photoconductive emitter can theoretically reach 100%, the relatively long transport path lengths of photo-generated carriers to the contact electrodes of conventional photoconductors have severely limited their quantum efficiency. Additionally, the carrier screening effect and thermal breakdown strictly limit the maximum output power of conventional photoconductive terahertz sources. To address the quantum efficiency limitations of conventional photoconductive terahertz emitters, we have developed a new photoconductive emitter concept which incorporates a plasmonic contact electrode configuration to offer high quantum-efficiency and ultrafast operation simultaneously. By using nano-scale plasmonic contact electrodes, we significantly reduce the average photo-generated carrier transport path to photoconductor contact electrodes compared to conventional photoconductors 9. Our method also allows increasing photoconductor active area without a considerable increase in the capacitive loading to the antenna, boosting the maximum terahertz radiation power by preventing the carrier screening effect and thermal breakdown at high optical pump powers. By incorporating plasmonic contact electrodes, we demonstrate enhancing the optical-to-terahertz power conversion efficiency of a conventional photoconductive terahertz emitter by a factor of 50 10.

We describe methods for the design, fabrication, and experimental characterization of plasmonic photoconductive emitters, which offer two orders of magnitude higher terahertz power levels compared to conventional photoconductive emitters.

Diseño, Fabricación y Caracterización Experimental de Plasmónicos Emisores terahercios fotoconductoras

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Investigación

Ingeniería

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

Cómo construir un vacío Paquete de primavera-transporte para la hilatura de rotor de medidores

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR is not affected by environmental characteristics such as the temperature and pressure surrounding the resonator. Electromagnetic radiation in THz frequencies is biocompatible, which is a critical condition especially for the application of the biomolecular sensing. However, the quality factor (Q-factor) and frequency responses of traditional thin-film based split ring resonator (SRR) MMs are very low, which limits their sensitivities and selectivity as sensors. In this work, novel nanopillar-based SRR MMs, utilizing displacement current, are designed to enhance the Q-factor up to 450, which is around 45 times higher than that of traditional thin-film-based MMs. In addition to the enhanced Q-factor, the nanopillar-based MMs induce a larger frequency shifts (17 times compared to the shift obtained by the traditional thin-film based MMs). Because of the significantly enhanced Q-factors and frequency shifts as well as the property of biocompatible radiation, the THz nanopillar-based SRR are ideal MMs for the development of biomolecular sensors with high sensitivity and selectivity without inducing damage or distortion to biomaterials. A novel fabrication process has been demonstrated to build the nanopillar-based SRRs for displacement current mediated THz MMs. A two-step gold (Au) electroplating process and an atomic layer deposition (ALD) process are used to create sub-10 nm scale gaps between Au nanopillars. Since the ALD process is a conformal coating process, a uniform aluminum oxide (Al2O3) layer with nanometer-scale thickness can be achieved. By sequentially electroplating another Au thin film to fill the spaces between Al2O3 and Au, a close-packed Au-Al2O3-Au structure with nano-scale Al2O3 gaps can be fabricated. The size of the nano-gaps can be well defined by precisely controlling the deposition cycles of the ALD process, which has an accuracy of 0.1 nm.

A protocol for the design and fabrication of a novel nanopillar-based split ring resonator (SRR) is presented.

La fabricación de resonadores de anillo partido basadas en nanopilares para la corriente de desplazamiento mediadas resonancias en terahercios metamateriales

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode scanners. In classical optics, the intensity that can be brought to bear on a remote target is limited by the spot size of the laser at the distance of the target. This spot size has a lower bound determined by the diffraction limit of classical optics. However, amplified femtosecond laser pulses generate intensity sufficient to modify the refractive index of the ambient air and undergo self-focusing. This self-focusing effect leads to the generation of highly intense laser filaments which maintain their intensity and small sub-millimeter diameter size at distances well beyond the classical Rayleigh length. Such intensity provides the capability of remote scanning, imaging, sensing, and spectroscopy with enhanced spatial resolution. We describe a technique for generating filaments with a femtosecond regenerative chirped-pulse amplifier, and for using the resulting filament to conduct imaging and spectroscopic measurements at remote distances of at least several meters.

High-intensity femtosecond pulses of laser light can undergo cycles of Kerr self-focusing and plasma defocusing, propagating an intense sub-millimeter-diameter beam over long distances. We describe a technique for generating and using these filaments to perform remote imaging and sensing beyond the classical diffraction limits of linear optics.

Filamentos de láser de femtosegundo para su uso en proyección de imagen de Sub-Diffraction-Limited y teledetección

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...

Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy techniques. The protocol involves terahertz transmission mode at normal incidence and terahertz reflection mode at an oblique angle of 30&#176;. The collected experimental data represent time domain pulses of the electric field. The terahertz electric field signal transmitted through a fixed point on the excised tissue is processed, through an analytical model, to extract the refractive index and absorption coefficient of the tissue. Utilizing a stepper motor scanner, the terahertz emitted pulse is reflected from each pixel on the tumor providing a planar image of different tissue regions. The image can be presented in time or frequency domain. Furthermore, the extracted data of the refractive index and absorption coefficient at each pixel are utilized to provide a tomographic terahertz image of the tumor. The protocol demonstrates clear differentiation between cancerous and healthy tissues. On the other hand, not adhering to the protocol can result in noisy or inaccurate images due to the presence of air bubbles and fluid remains on the tumor surface. The protocol provides a method for surgical margins assessment of breast tumors.

Freshly excised human breast cancer tumors are characterized with terahertz spectroscopy and imaging following fresh tissue handling protocols. Tissue positioning is taken into consideration to enable effective characterization while providing analysis in a timely manner for future intraoperative applications.

Protocolo de imágenes y caracterización de Terahertz para tumores de cáncer de mama recién extirpados

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy ...

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future combustion engine vehicle technology may emit large amounts of sub-23 nm particles. The Horizon 2020 funded project DownToTen (DTT) developed a sampling and measurement method to characterize particle emissions in this currently unregulated size range. A PN measurement system was developed based on an extensive review of the literature and laboratory experiments testing a variety of PN measurement and sampling approaches. The measurement system developed is characterized by high particle penetration and versatility, which enables the assessment of primary particles, delayed primary particles, and secondary aerosols, starting from a few nanometers in diameter. This paper provides instruction on how to install and operate this Portable Emission Measurement System (PEMS) for Real Drive Emissions (RDE) measurements and assess particle number emissions below the current legislative limit of 23 nm.

Presented here is the DownToTen (DTT) portable emission measurement system to assess real driving automotive emissions of sub-23 nm particles.

Medición de emisiones de número de partículas de conducción real de sub-23 nanómetros utilizando el sistema de muestreo portátil DownToTen

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Mechanoluminescent Visualization of Crack Propagation for Joint Evaluation

In this study, methods for the mechanoluminescent (ML) visualization of crack propagation and mechanical behavior to evaluate adhesive joints are demonstrated and explained. The first step involved sample preparation; an air spray was used to apply ML paint to the surface of the adhesive joint specimens. The performance of the ML sensor was described to examine the measurement conditions. The results of ML sensing during a double cantilever beam (DCB) test and a lap-shear (LS) test are demonstrated as these are the most frequently and widely used methods for evaluating adhesives. Originally, it was difficult to directly quantify the crack tip and strain/stress distribution and concentration because the crack tip was too small, and the effects of the strain could not be observed. The mechanoluminescence, crack propagation, and mechanical behavior during mechanical testing can be visualized via the ML pattern during the adhesive evaluation. This allows for the recognition of the precise position of the crack tips and other mechanical behaviors related to structural failure.

In this study, a protocol is presented that describes the use of mechanoluminescent (ML) visualization for monitoring crack propagation and mechanical behavior during adhesive joint evaluation testing.

Visualización mecanoluminiscente de la propagación de grietas para la evaluación conjunta

In this study, methods for the mechanoluminescent (ML) visualization of crack propagation and mechanical behavior to evaluate adhesive joints are ...

Fabrication of a Fabry-P&#233;rot Etalon for Application in Trace-Gas Spectroscopy

Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are used for their high sensitivity as well as their exceptional filtering capability. However, air-spaced etalons with high finesse are usually built by specialized facilities. Their production requires a clean room, special glass handling, and coating machinery, meaning commercially available FPEs are sold for a high price. In this article, a new and cost-effective method to fabricate fiber-coupled FPEs with standard photonic laboratory equipment is presented. The protocol should serve as a step-by-step guide for the construction and characterization of these FPEs. We hope this&#160;will enable researchers to conduct fast and cost-effective prototyping of FPEs for various fields of application. The FPE, as presented here, is used for spectroscopic applications. As shown in the representative results section via proof of principle measurements of water vapor in ambient air, this FPE has a finesse of 15, which is sufficient for the photothermal detection of trace concentrations of gases.

Author Spotlight: Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon  

This protocol describes the construction of a low-cost, discrete, fiber-coupled, and air-spaced Fabry-Perot etalon with various applications, such as in trace-gas spectroscopy. The fabrication is possible in any facility with standard optical laboratory equipment available.

Fabricación de un Etalon Fabry-Pérot de bajo costo, acoplado a fibra y espaciado por aire

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are ...

Electrodos blandos basados en canales microfluídicos para la detección de presión capacitiva

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most electrodes are either restricted by the patterning resolution or the capability of inkjet printing with high-viscosity super-elastic materials. In this paper, we present a simple strategy to fabricate microchannel-based stretchable composite electrodes, which can be achieved by scraping elastic conductive polymer composites (ECPCs) into lithographically embossed microfluidic channels. The ECPCs were prepared by a volatile solvent evaporation method, which achieves a uniform dispersion of carbon nanotubes (CNTs) in a polydimethylsiloxane (PDMS) matrix. Compared to conventional fabrication methods, the proposed technique can facilitate the rapid fabrication of well-defined stretchable electrodes with high-viscosity slurry. Since the electrodes in this work were made up of all-elastomeric materials, strong interlinks can be formed between the ECPCs-based electrodes and the PDMS-based substrate at the interfaces of the microchannel walls, which allows the electrodes to exhibit mechanical robustness under high tensile strains. In addition, the mechanical-electric response of the electrodes was also systematically studied. Finally, a soft pressure sensor was developed by combining a dielectric silicone foam and an interdigitated electrodes (IDE) layer, and this demonstrated great potential for pressure sensors in soft robotic tactile sensing applications.

Autor destacado: Electrodos blandos basados en canales microfluídicos y su aplicación en la detección de presión capacitiva  

Flexible electrodes have a wide range of applications in soft robotics and wearable electronics. The present protocol demonstrates a new strategy to fabricate highly stretchable electrodes with high resolution via lithographically defined microfluidic channels, which paves the way for future high-performance soft pressure sensors.

Electrodos blandos basados en canales microfluídicos y su aplicación en la detección de presión capacitiva

Flexible and stretchable electrodes are essential components in soft artificial sensory systems. Despite recent advances in flexible electronics, most ...