Ce projet a été financé en partie par la National Science Foundation et par l&#39;Air Force Research Laboratory à travers le programme CONTACT.

1. Conception et fabrication de capteur <ol><li> Concevoir un guide d&#39;ondes à plaques parallèles avec une ou plusieurs cavités intégrées (ou &quot;rainures&quot;). Voir les figures 1 et 2. Géométrie peut être fondée sur celle donnée dans nos publications antérieures 8,9 ou spécialement conçus pour l&#39;application particulière. Les principes directeurs généraux suivants sont proposés: <ol><li> Espacement plaque: Dans cette expérience, une plaque d&#39;espacement de 1 mm est utilisée pour le couplage efficace pour le mode TE1 sans la nécessité d&#39;une optique spéciale. Il assure aussi la propagation monomode aux fréquences d&#39;intérêt. Lors de l&#39;utilisation des espacements autre plaque, multimode l&#39;efficacité de propagation, la dispersion et l&#39;accouplement doit être envisagée. </li><li> Entretoises: Cet espacement plaque est maintenue en utilisant des espaceurs diélectriques. De petits morceaux de verre d&#39;une épaisseur très uniforme font d&#39;excellents entretoises - dans notre cas, nous utilisons des fragments d&#39;une lame de microscope en ruine, avec une épaisseur de 1 mm + / - 3 microns. </li&gt; <li> Dimensions des plaques: les plaques elles-mêmes devraient être suffisamment large pour qu&#39;ils puissent être considérée comme infinie par rapport au faisceau d&#39;entrée. (Dans notre cas, 4,75 cm pour un faisceau de 1,2 cm.) L&#39;épaisseur de chaque plaque doit être beaucoup plus épais que la profondeur de la peau et des plaques plus épaisses (&gt; 1 cm) sont recommandés pour réduire la possibilité de l&#39;énergie passant au-dessus ou en dessous du guide d&#39;ondes et atteint le détecteur. Longueur de propagation doit être suffisant que la rainure est au moins deux fois sa largeur propre loin de l&#39;entrée et de sortie des faces, mais minimisée pour réduire la dispersion. </li><li> Géométrie de la plaque inférieure: Afin de permettre un accès facile à la gorge, la plaque de guide inférieur devrait être sensiblement plus large que la plaque supérieure, tandis que la rainure s&#39;étend presque (mais pas tout à fait) sur toute la largeur de la plaque. (Voir Figure 1) Cela le rend beaucoup plus facile d&#39;accéder à la gorge et de surveiller le niveau de remplissage. </li><li> Vis: en haut et en bas de plaque ont une extension de telle sorte que les vis peuvent être insérées pour maintenir l&#39;ondeguider ensemble sans obstruer ni les rainures ou le trajet de propagation. (Voir Figure 1) Les trous dans la plaque de fond sont vissés en haut ne sont pas. </li><li> Géométrie de la cavité: Conception pour la gorge dépendra de la fréquence de résonance désirée, la largeur de raie souhaitée, et la distance entre les plaques choisi, parmi d&#39;autres facteurs. Il est important de tenir compte des limites de vos techniques de fabrication des rainures très étroites ou très peu profonde. Rainures multiples pour la détection multi-canaux ont des exigences supplémentaires 10. </li><li> Version non rainurée: une conception identique dans tous les domaines sans gorge doit également être fabriqué et utilisé comme référence. </li></ol></li><li> Fabrication du guide d&#39;ondes peut être réalisé par usinage. IMPORTANT: ne pas émousser les bords des plaques, en particulier sur la face d&#39;entrée. Les bords arrondis sont une pratique courante dans de nombreux ateliers d&#39;usinage pour des raisons de sécurité, mais un bord arrondi sur la face d&#39;entrée de fausser le signal. </li><li> AssemblageProcédure. Après les deux plaques ont été fabriqués, ils devraient être assemblés dans le guide. <ol><li> Utiliser un objet support en L ou d&#39;un autre plat pour créer une structure avec deux surfaces planes perpendiculaires les unes aux autres. Placez la plaque de fond sur la surface horizontale, puis appuyez sur la chasse d&#39;eau contre la surface verticale. Placez les entretoises diélectriques au plus près des trous de vis que possible (deux par vis, une de chaque côté), en faisant attention de ne pas obstruer la gorge ou de prolonger au-delà de la face d&#39;entrée. </li><li> Placez soigneusement le chasse plaque supérieure contre la surface verticale et faites-le glisser vers le bas pour s&#39;asseoir sur la plaque de fond et les entretoises. Tenant à la fois des plaques à plat contre la surface verticale, insérer les vis. Vissez progressivement en alternance. Cette procédure conduit à un guide d&#39;onde avec une face d&#39;entrée parfaitement plat et de l&#39;espacement plaque uniforme. </li></ol></li></ol> 2. Appareillage expérimental Ce protocole suppose l&#39;ha utilisateurs l&#39;accès à une boîte à géométrie térahertz dans le domaine temporel spectromètre (dans notre cas, le Picometrix T-Ray 4000) et est familier avec l&#39;obtention de formes d&#39;onde dans le domaine temporel et transformation de Fourier à la fréquence-domaine. <ol><li> Configuration confocale. S&#39;il n&#39;est pas déjà présent, quatre lentilles doivent être introduits dans le trajet des rayons dans une orientation confocale afin de fournir une orientation étanche au milieu de la voie. </li><li> Placez une ouverture au niveau du point focal. L&#39;ouverture doit être suffisamment grande pour bloquer tout rayonnement de se propager que par le guide d&#39;ondes. La taille de l&#39;ouverture détermine la taille du faisceau se propageant dans le guide d&#39;onde (dans notre cas, 12 mm). </li><li> Guide d&#39;ondes lieu immédiatement derrière l&#39;ouverture, avec la face d&#39;entrée en contact avec l&#39;ouverture et avec l&#39;axe de propagation de guide d&#39;onde aligné aussi étroitement que possible avec l&#39;axe optique. L&#39;alignement est crucial ici - réflexions, la dispersion, la variation des fréquences de coupure et de résonance, et d&#39;autres ies questions peuvent surgir en raison d&#39;un mauvais alignement du guide d&#39;ondes. Utilisez un support sécurisé pour assurer le placement REPEATABLE. </li><li> Porte-seringue: il est utile de disposer d&#39;une structure qui contient la seringue en place de sorte que la pointe est alignée avec la rainure. En faisant cela, vous pouvez réduire le risque d&#39;erreur dans le remplissage en raison du mouvement de la seringue entre vos mains. </li></ol> 3. Préparation des échantillons <ol><li> Procédure de nettoyage: Démonter le guide d&#39;ondes. Lavez les deux plaques du guide d&#39;onde à fond dans un solvant approprié pour enlever tout résidu de l&#39;expérience. Sécher à l&#39;air comprimé. Remonter comme dans 1.3. </li><li> Préparation seringue. Pour de meilleurs résultats, nous recommandons d&#39;utiliser une seringue différente pour chaque matériau à prévenir la contamination croisée. Si cela n&#39;est pas possible, la seringue doit aussi être nettoyé avec le même solvant. </li><li> Remplir la seringue de volume de remplissage appropriée avec le liquide à tester. Essayez d&#39;éliminer toutes les bulles. </li></ol><ol><li> Placer le guide d&#39;onde de référence non rainurée dans l&#39;appareil tel que décrit dans (2,3). Jetez un signal de référence du guide d&#39;onde non rainurée, puis retirez-le. Cette opération n&#39;est nécessaire une fois tous les quelques heures au cours de chaque session expérimentale, en fonction de la stabilité à long terme du signal de spectromètre dans le domaine temporel. </li><li> Placer propre guide d&#39;ondes à rainures Appareil, tel que décrit dans (2,3) </li><li> Prenez une forme d&#39;onde pour le guide rainuré vide. NOTE: Ceci doit être fait à chaque fois que le guide d&#39;onde est enlevé et nettoyé. Le procédé de la dépose et le démontage peut conduire à de très faibles variations de la géométrie du guide d&#39;onde. Ces variations auront une incidence sur la fréquence de résonance absolue des rainures vides et remplis mais pas le décalage observé; par conséquent, chaque «plein» de mesure nécessite son propre «vide» de référence pour calculer le décalage. </li><li> Sans bouger le guide d&#39;ondes, mettre la seringue remplie en place dans le support. Remplir lentement la gorge, en gardantregarder que le remplissage est bon, sans bulles ni débordement. (Comment déterminer la bonne quantité de remplissage est décrit dans la section Discussion.) Prendre une autre forme d&#39;onde. </li><li> Si le système possède plus d&#39;une rainure, continuer à remplir rainures et en prenant des formes d&#39;onde comme vous le souhaitez. </li><li> Retirer et nettoyer guide d&#39;ondes (comme à l&#39;étape 3). </li><li> Répétez autant de fois que nécessaire. Pour de meilleurs résultats, plusieurs ensembles de données pour chaque échantillon sont recommandées afin de réduire l&#39;erreur. </li></ol> 5. Les résultats représentatifs L&#39;analyse des données de ces signaux est simple et peut suivre les techniques habituelles de l&#39;expérimentateur pour la transformation dans le domaine fréquentiel. Spectres de fréquence tels que ceux donnés dans la figure 3 devraient en résulter. Ceux-ci peuvent être élevées au carré et divisée par la forme d&#39;onde de référence pour obtenir des spectres de puissance de transmission tel que la figure 4. La largeur de raie de fréquence et du centre de la résonance pour les guides d&#39;ondes vides et pleins peuvent être measured partir de ces spectres, ou a des crises de Lorentz peut être effectuée pour augmenter la précision. Le décalage de résonance provoquée par le liquide est simplement la différence entre les fréquences observées centrales des résonances pour les guides d&#39;ondes vides et pleins. Pour convertir cette mesure à un indice de réfraction, la relation entre le quart et la RI doit être établie. Cela peut faire expérimentalement en suivant cette procédure avec des échantillons d&#39;indice connue, ou de calculs en effectuant des simulations de la gorge rempli d&#39;échantillons de connaître l&#39;index 9, ou analytiquement en utilisant le mode de couplage de techniques 8. Une fois un changement par rapport à la courbe RI est établie, les mesures de RI échantillons inconnus peuvent être correctement réalisés. Il ya quelques erreurs particulières qui peuvent survenir au cours de cette procédure. Bulles ou des erreurs dans le remplissage de la gorge peut entraîner des données bruitées ou incorrecte, c&#39;est pourquoi nous vous recommandons de multiples ensembles de données pour chaque saMple matériel. Une autre source fréquente d&#39;erreur est dans le placement des guides d&#39;ondes. Si les guides de référence et le capteur sont placés dans le même alignement, des réflexions ou autres objets seront les mêmes pour les deux et se diviser hors du spectre de transmission. Si l&#39;alignement est légèrement décalé, les réflexions ne divisera pas sortir et la sonnerie sera observée dans les spectres de transmission (certains sonnerie mineur peut être vu dans la figure 4). Si il n&#39;est pas souhaitable de reprendre les données, il est possible d&#39;éliminer cette sonnerie en coupe la forme d&#39;onde dans le domaine temporel avant la réflexion apparaît, mais ce qui réduit considérablement la résolution spectrale et donc la résolution indice de réfraction est également limité. <img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig1.jpg" /> Figure 1. Photographie du guide d&#39;onde avec les parties concernées marqués. Notez que la rainure ne s&#39;étend pas l&#39;entire longueur ou de la largeur du guide d&#39;ondes et la structure est conçue de telle sorte que le matériel de fixation ne gêne pas la gorge ou le chemin de propagation du rayonnement. <img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig2.jpg" /> Figure 2. Schéma du guide d&#39;ondes rainuré. <img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig3.jpg" /> Figure 3. (A) Exemple de spectres de fréquences pour le guide de référence (noir), le guide rainuré sans remplissage de liquide (bleu), et le guide rainuré de liquide, dans ce cas tétradécane (rouge). Les fréquences de coupure pour la TE 1 et modes TE propagation <samp>3</samp> sont présentés, ainsi que les conduites d&#39;eau d&#39;absorption de vapeur. (B) Gros plan sur les résonances pour les guides d&#39;ondes vides et pleins rainurés. <img alt="Figure 4" src=&quot;/ Files/ftp_upload/4304/4304fig4.jpg&quot; /&gt; La figure 4. Spectres de transmission de puissance pour les guides d&#39;ondes vides et pleines rainurées. La différence de fréquence entre les deux caractéristiques de résonance est le décalage de résonance (Af), qui se rapporte à l&#39;indice de réfraction.

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Aucun conflit d&#39;intérêt déclaré.

Il est à noter que l&#39;indice de réfraction du liquide à tester est déterminé uniquement à la fréquence de résonance de la cavité de l&#39;, et non sur une large bande passante. Ceci a quelques avantages distincts. Premièrement, bien que nos mesures ont fait usage d&#39;une source térahertz large bande à des fins de caractérisation, on pourrait aussi construire un système équivalent de détection avec une source mono-fréquence THz avec seulement un degré limité d&#39;accordabilité fréquence, une ap...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom du réactif </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td><td> Commentaires (optionnel) </td></tr><tr><td> Seringue de 10 ul </td><td> Hamilton </td><td> 80314 </td><td> Seringue de haute précision </td></tr><tr><td> Les alcanes liquides </td><td> Acros Organics </td><td></td><td> Les échantillons destinés à l&#39;étalonnage et d&#39;essais </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Aucun équipement spécifique n&#39;est nécessaire. Matériaux d&#39;essai appropriées et les solvants sont laissés à la discrétion de l&#39;expérimentateur. Les seringues de haute précision utilisés dans cette procédure sont indiqués dans le tableau ci-dessous, mais l&#39;expérimentateur peut souhaiter utiliser des seringues d&#39;un volume ou un design différent, y compris les seringues numériques pour une meilleure précision. Les alcanes de test utilisées dans cette expérience sont également répertoriés. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

Indice de réfraction (RI) est une détection non invasive puissant et sans étiquette technique de détection pour l&#39;identification, la détection et le suivi des échantillons microfluidiques avec une large gamme de modèles de capteurs possibles, tels que les interféromètres et résonateurs 1,2. La plupart des applications de la RI existants de détection se concentrer sur des matériaux biologiques dans des solutions aqueuses dans les fréquences visibles et IR, telles que l&#39;hybridation de l&#39;ADN et le séquençage du génome. Aux fréquences térahertz, les applications incluent le contrôle qualité, le suivi des procédés industriels et de la détection et des applications de détection impliquant des matériaux non polaires. Plusieurs conceptions possibles pour les capteurs d&#39;indice de réfraction dans le régime THz existent, notamment des guides d&#39;ondes à cristaux photoniques 3, asymétriques à anneau fendu résonateurs 4 et structures photoniques à bande interdite intégrés dans des guides d&#39;ondes à plaques parallèles 5. Beaucoup de ces modèles sont basés sur des résonateurs optiques tels que des baguesou cavités. Les fréquences de résonance de ces structures dépendent de l&#39;indice de réfraction du matériau dans ou autour du résonateur. En surveillant les changements de fréquence de résonance de l&#39;indice de réfraction d&#39;un échantillon peut être mesurée avec précision, ce qui à son tour peut être utilisée pour identifier un matériau, suivi de la contamination ou dilution, etc La conception du capteur que nous utilisons ici est basé sur un simple guide d&#39;ondes à plaques parallèles 6,7. Une rainure rectangulaire usinée dans un agit visage comme une cavité résonnante (figures 1 et 2). Lorsque le rayonnement térahertz est couplée dans le guide d&#39;onde et se propage dans l&#39;ordre le plus bas transverse électrique (TE 1) mode, le résultat est une caractéristique unique forte résonance avec une fréquence de résonance accordable qui dépend de la géométrie de la rainure de 6,8. Cette rainure peut être remplie de liquide non polaire échantillons microfluidiques qui provoquent un déplacement de la fréquence de résonance observée qui dépend de la quantité de liqUID dans la rainure et son indice de réfraction 9. Notre technique a un avantage sur les autres techniques térahertz dans sa simplicité, à la fois dans la fabrication et la mise en œuvre, car la procédure peut être réalisée avec du matériel de laboratoire standard, sans la nécessité d&#39;une salle blanche ou toute fabrication spéciale ou techniques expérimentales. Il peut également être facilement étendue à fonctionnement multicanal par l&#39;incorporation de plusieurs rainures 10. Dans cette vidéo, nous allons décrire notre procédure expérimentale complète, de la conception du capteur à l&#39;analyse des données et la détermination de l&#39;indice de réfraction de l&#39;échantillon.

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Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

La procédure à suivre pour la mise en œuvre d&#39;un capteur indice de réfraction pour des fréquences terahertz basé sur une géométrie de guide d&#39;ondes à plaques parallèles rainuré est décrite ici. Le procédé donne une mesure de l&#39;indice de réfraction d&#39;un faible volume de liquide à travers le suivi de l&#39;évolution de la fréquence de résonance de la structure de guide d&#39;ondes

Terahertz détection microfluidique en utilisant un capteur de guide d&#39;ondes à plaques parallèles

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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Vidéo: Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

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.

Conception, fabrication et expérimentale Caractérisation des plasmoniques émetteurs térahertz Photoconductive

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

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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.

Comment construire un printemps de transport Paquet à vide pour Spinning Rotor Jauges

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.

Fabrication d&#39;anneaux résonateurs fendus nanopilier-Based pour courant de déplacement Mediated Résonances en térahertz métamatériaux

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.

Filaments de Laser femtoseconde pour utilisation en imagerie de sous-sous-Diffraction-Limited et de la télédétection

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.

Protocole d’imagerie et de caractérisation de Terahertz pour les tumeurs fraîchement excisées du cancer du sein

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.

Mesure des émissions du nombre de particules de conduite réelle du sous-23 Nanomètre à l’aide du système d’échantillonnage à faible valeur

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.

Visualisation mécanooluminescente de la propagation des fissures pour une évaluation conjointe

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.

Fabrication d’un Etalon Fabry-Pérot à faible coût, couplé à la fibre et espacé d’air

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

Électrodes souples à base de canaux microfluidiques pour la détection de pression capacitive

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.

Pleins feux sur l’auteur : Les électrodes molles à base de canaux microfluidiques et leur application dans la détection de pression capacitive  

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.

Électrodes souples à base de canaux microfluidiques et leur application dans la détection capacitive de pression

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