This work was supported in part by the Washington Space Grant Consortium under Award NNX10AK64H.

1. Planification d&#39;expériences <ol><li> Mener une enquête de la littérature pour évaluer le travail préalable effectué en utilisant le moyen de laser d&#39;intérêt, qui, pour cette expérience est CH 2 F 2. Identifier toutes les émissions de laser connues ainsi que toutes les informations sur les lignes telles que leur longueur d&#39;onde et la fréquence. Plusieurs enquêtes d&#39;émissions de laser connues sont disponibles 13,31 - 37. </li><li> Compiler toutes les enquêtes spectroscopiques de la molécule utilisée comme le moyen de laser avec un accent sur ​​Fourier transforment avant 34 et optoacoustic études 38,39. </li></ol> 2. Les émissions Génération Far-Infrared Laser <ol><li> Vue d&#39;ensemble de la sécurité. <ol><li> Élaborer une procédure d&#39;exploitation standard pour le laboratoire qui inclut une protection oculaire appropriée lorsque l&#39;on travaille avec le CO 2 et les systèmes laser infrarouge lointain. </li></ol></li><li> Alignement et étalonnage. <ol><li> Étalonner chaque CO 2 laser l&#39;aide d&#39;un analyseur de spectre à base de réseau conçu pour le laser à CO 2 selon le protocole du fabricant. </li><li> Aligner les miroirs d&#39;extrémité et le miroir de couplage dans la cavité de laser dans l&#39;infrarouge lointain en utilisant un laser He-Ne de sorte que leur rayonnement est focalisé sur le détecteur à diode MIM. </li><li> Diriger le rayonnement provenant de la pompe laser CO 2 dans la cavité de laser dans l&#39;infrarouge lointain à travers une fenêtre de chlorure de sodium à un angle d&#39;environ 72 ° par rapport à l&#39;axe de la cavité. </li><li> Diriger le rayonnement provenant des deux lasers de référence CO 2 à l&#39;une ou l&#39;autre cellule de référence de fluorescence à basse pression respective ou co-linéairement sur ​​le détecteur à diode MIM en utilisant des diviseurs de faisceau et de miroirs supplémentaires. </li></ol></li><li> La détection d&#39;un rayonnement laser dans l&#39;infrarouge lointain. <ol><li> Polir la base de Nickel tous plusieurs jours en utilisant un poli à métal standard. </li><li> Crimp un fil de tungstène de 25 um dans un poste de cuivre et plier le fil dans le Configurtion représenté sur la figure 3. </li><li> Ajuster la longueur du fil de sorte qu&#39;il se situe entre 10 à 20 longueurs d&#39;onde du rayonnement à mesurer. </li><li> Électrochimiquement graver la pointe du fil dans un hydroxyde de sodium saturée (NaOH) en appliquant une tension (environ 3,5 à 5 ACC) à la solution. </li><li> Re-graver la pointe avec une tension faible (moins de 1 VAC). Cette rugosité de la pointe du fil et améliore les performances de la diode. </li><li> Rincer le fil avec de l&#39;eau distillée. </li><li> Insérez le poste de cuivre dans le logement de la diode MIM fois le fil est sec. </li><li> Placez le fil en contact avec la base de nickel en utilisant un système de vis et de niveau fin. Les contacts fournissant une résistance à travers la diode entre 100 et 500 Ω sont généralement utilisés lors de la détection et de mesure de rayonnement laser dans l&#39;infrarouge lointain. </li></ol></li><li> La génération d&#39;un rayonnement laser dans l&#39;infrarouge lointain. <ol><li> Réglez la pompe laser CO 2 sur un em laser spécifiqueission, par exemple., 9 P 36. </li><li> Tournez la molette micrométrique sur la pompe laser CO 2 et en arrière pour atteindre l&#39;intensité maximale sur l&#39;arrêt de faisceau. </li><li> Réglez l&#39;inclinaison de la grille du CO 2 laser de pompage pour atteindre l&#39;intensité maximale sur l&#39;arrêt de faisceau. </li><li> Répétez les étapes 2.4.2 et 2.4.3 jusqu&#39;à ce que la puissance de sortie de la pompe laser CO 2 apparaît optimisée sur l&#39;arrêt de faisceau. </li><li> Retirer l&#39;arrêt de faisceau à partir de la trajectoire de la pompe laser CO 2. </li><li> Activer et aligner le hacheur optique dans le trajet du faisceau de la pompe laser à CO 2. </li><li> Ouvrir la vanne sur le CH 2 F 2 cylindre pour introduire le milieu laser dans l&#39;infrarouge lointain dans la cavité de laser dans l&#39;infrarouge lointain. </li><li> Régler la soupape de dosage sur la ligne d&#39;entrée jusqu&#39;à une pression d&#39;environ 10 Pa soit atteinte. Remarque: Seule la pression approximative est nécessaire, car il est utilisé comme un moyen de balayage systématique du laser dans l&#39;infrarouge lointain cAvity. </li><li> Régler la position du coupleur de sortie de sorte que son extrémité la plus extérieure est d&#39;environ 1 cm à partir du milieu de la cavité du laser, comme indiqué par un cadran gradué, à l&#39;extérieur de la cavité laser. Remarque: seul l&#39;emplacement approximatif est nécessaire car il est utilisé comme un moyen de balayage systématique de la cavité laser dans l&#39;infrarouge lointain. </li><li> Ajustez la position du miroir laser infrarouge lointain mobile dans environ incréments de 0,25 mm en tournant la molette micrométrique calibrée avant et en arrière. Simultanément régler la fréquence du laser CO 2 de la pompe à travers sa courbe de gain en changeant la tension appliquée aux bornes du transducteur piézoélectrique pompe laser CO 2 (PZT). </li><li> Si aucun signal est observé sur l&#39;écran de l&#39;oscilloscope, répéter l&#39;étape 2.4.10 avec le coupleur de sortie déplacé vers sa position suivante où la pointe est d&#39;environ 1,5 cm à partir du milieu de la cavité du laser, comme indiqué par un cadran gradué, à l&#39;extérieur du laser cavité. </li><li> Si aucun signal est observé sur l&#39;écran de l&#39;oscilloscope, répétez l&#39;étape 2.4.10 avec le coupleur de sortie déplacé à sa prochaine position où la pointe est d&#39;environ 2 cm à partir du milieu de la cavité laser, comme indiqué par une échelle étalonnée à l&#39;extérieur du laser cavité. </li><li> Si aucun signal est observé sur l&#39;écran de l&#39;oscilloscope, répétez les étapes 2.4.9 travers 2.4.12 avec une pression laser infrarouge lointain d&#39;environ 19 Pa ajusté avec la vanne de dosage sur la ligne d&#39;entrée. </li><li> Si aucun signal est observé sur l&#39;écran de l&#39;oscilloscope, répétez les étapes 2.4.9 travers 2.4.12 avec une pression laser infrarouge lointain d&#39;environ 27 Pa ajusté avec la vanne de dosage sur la ligne d&#39;entrée. </li><li> Si aucun signal est observé sur l&#39;écran de l&#39;oscilloscope, à insérer l&#39;arrêt de faisceau dans le trajet de la pompe laser CO 2 et fermer la vanne sur le CH 2 F 2 jusqu&#39;à ce que le cylindre de pression à laser dans l&#39;infrarouge lointain est d&#39;environ 0 Pa. </li><li> Réglez la pompe CO 2laser à la prochaine émission laser, par exemple, 9 P 34, et d&#39;optimiser la puissance de sortie en utilisant des étapes 2.4.2 à travers 2.4.4. </li><li> Répétez les étapes 2.4.5 travers 2.4.16 jusqu&#39;à ce que toutes les émissions générées par la pompe laser CO 2 sont utilisés. Lors de la recherche pour les lignes de laser infrarouge lointain, mettre un accent sur ​​les émissions de CO 2 de laser de pompe dont les fréquences se chevaucher avec des régions d&#39;absorption identifiés dans l&#39;étape 1.2. </li></ol></li><li> Caractérisation des émissions laser infrarouge lointain. <ol><li> Régler simultanément la pression du milieu laser dans l&#39;infrarouge lointain, la tension appliquée à PZT du CO 2 pompe laser et la position du coupleur de sortie jusqu&#39;à ce que la puissance de sortie de l&#39;infrarouge lointain laser émission est maximale (déterminée par un à crête maximale pic de signal de détecteur à diode MIM comme observé sur l&#39;écran de l&#39;oscilloscope, similaire à la figure 4). </li><li> Tournez la molette micrométrique horaire jusqu&#39;à l&#39;émission laser infrarouge lointain est observée surl&#39;écran de l&#39;oscilloscope. Notez la position de la molette de micromètre. </li><li> Tournez la molette dans le sens horaire pour un micromètre 20 modes supplémentaires correspondant à la même émission laser infrarouge lointain. Notez la position de la molette de micromètre. </li><li> Soustraire la position de la molette micrométrique dans les étapes 2.5.2 et 2.5.3. Cette différence est divisée par 10 pour obtenir la longueur d&#39;onde de l&#39;émission laser dans l&#39;infrarouge lointain. </li><li> Répéter les étapes 2.5.2 2.5.4 à travers un total de cinq fois la moyenne et la longueur d&#39;onde de l&#39;émission laser dans l&#39;infrarouge lointain. Longueurs d&#39;onde laser moyenne mesurée par la traversée d&#39;au moins 20 modes longitudinaux adjacents ont une incertitude d&#39;un sigma de ± 0,5 pm. </li><li> Mesurer la polarisation du rayonnement laser dans l&#39;infrarouge lointain, par rapport au rayonnement de pompage CO 2, en utilisant soit un polariseur or wire-grille (394 lignes / cm) ou un polariseur de Brewster. </li></ol></li></ol> 3. Détermination de l&#39;infrarouge lointain Laser Fréquences <ol><li> Identifierment les émissions de CO 2 laser de référence. <ol><li> Calculer la fréquence de l&#39;émission laser dans l&#39;infrarouge lointain sur la base de sa longueur d&#39;onde mesurée. </li><li> Identifier des ensembles de lignes laser CO 2 de référence dont la fréquence est à l&#39;intérieur de différence plusieurs GHz de la fréquence calculée pour l&#39;émission laser dans l&#39;infrarouge lointain 40. Une liste typique utilisés pour ces mesures est présenté dans le tableau 1. </li></ol></li><li> Recherche pour le signal de battement hétérodyne. <ol><li> Identifier le premier ensemble de lignes de laser de référence CO 2 et régler chaque laser CO 2 de référence lors de leur émission laser respective. </li><li> Optimisez la puissance de sortie pour chaque laser de référence CO 2 en utilisant les étapes 2.4.2 à 2.4.4 et le compteur d&#39;alimentation du moniteur. <ol><li> Régler un iris, interne ou externe de chaque laser de référence, de sorte que la puissance de chaque laser de référence CO 2 est d&#39;environ 100 mW, mesurée par le mesureur de puissance du moniteur représenté sur laFigure 2. </li></ol></li><li> Bloquer le rayonnement provenant du laser de pompe de CO 2 au moyen d&#39;un arrêt de faisceau tout en débloquant le rayonnement des lasers de référence de CO 2. </li><li> Activer et aligner le hacheur optique dans le trajet de faisceau co-linéaire des lasers de référence de CO 2. </li><li> Optimiser la tension maximale crête-à-crête chaque référence émissions de CO 2 de laser sur le détecteur à diode MIM en utilisant plusieurs miroirs, séparateurs de faisceaux, et une longueur focale ZnSe lentille plan-convexe de 2,54 cm tout en observant la sortie sur l&#39;oscilloscope, semblable à la figure 5 . </li><li> Bloquer le rayonnement des lasers CO 2 de référence au moyen d&#39;un arrêt de faisceau tout en débloquant le rayonnement provenant de la pompe laser à CO 2. </li><li> Re-optimiser le laser de pompage CO 2 et le laser dans l&#39;infrarouge lointain, selon les besoins, de sorte que l&#39;émission laser dans l&#39;infrarouge lointain a une tension crête-à-crête maximale observée sur l&#39;oscilloscope. </li><li> Déconnecter til MIM la sortie du détecteur à diode de l&#39;oscilloscope et le connecter à un amplificateur dont la sortie est observé sur un analyseur de spectre. </li><li> Débloquer le rayonnement des lasers de référence de CO 2. </li><li> Retirez les choppers optiques modulant les CO 2 pompes et de référence lasers. </li><li> Régler l&#39;analyseur de spectre sur une durée de 40 MHz et de recherche pour le signal de battement par incréments de 1,5 GHz en balayant manuellement cette gamme de fréquence en utilisant le bouton de réglage de l&#39;analyseur de spectre. </li><li> Si aucun signal de battement est observée, déconnecter la sortie de la diode MIM de l&#39;amplificateur et le connecter à l&#39;oscilloscope. </li><li> Bloquer le rayonnement des lasers CO 2 de référence et réinsérer le hacheur optique dans le trajet de la pompe laser CO 2. </li><li> Répétez les étapes 3.2.2 à 3.2.13 que nécessaire jusqu&#39;à l&#39;analyseur de spectre a été utilisé pour rechercher le signal de battement entre 0 et 12 GHz. </li><li> Si aucun signal de battement est observée, Repeà étapes 3.2.2 à travers 3.2.14 avec un autre ensemble de lignes de laser CO 2 de référence jusqu&#39;à ce que le signal de battement est observé ou tous les ensembles possibles de lignes laser de référence de CO 2 sont épuisées. </li></ol></li><li> La stabilisation de la fréquence de référence de CO 2. <ol><li> Appliquer une tension comprise entre 0 et 900 V pour le PZT de la première CO 2 référence laser de sorte que le signal provenant de sa cellule de référence de fluorescence respective se trouve au centre du creux de Lamb, illustré sur la figure 6 et comme on le voit sur ​​un oscilloscope comme sur la figure 7. </li><li> Activer la tension de rétroaction appliqué à PZT de la première CO 2 laser de référence en utilisant un amplificateur / servo de lock-in construit sur ​​mesure afin qu&#39;il reste verrouillé au centre du creux de Lamb. </li><li> Répétez les étapes 3.3.1 et 3.3.2 pour le deuxième laser de référence CO 2. </li><li> Contrôler visuellement la sortie du pré-amplificateur sur un oscilloscope, comme sur la figure 7, à enque les lasers de référence reste verrouillé. </li></ol></li><li> La mesure de la fréquence de battement. <ol><li> Centrer le signal de battement sur l&#39;écran de l&#39;analyseur de spectre et régler son amplitude de maximiser sa taille sur l&#39;écran. </li><li> Régler l&#39;analyseur de spectre pour voir deux traces simultanées du signal de battement, comme dans la figure 8, en sélectionnant l&#39;écriture option Effacer la fois pour Trace 1 et Trace 2. Une trace affichera le signal instantané tandis que l&#39;autre sera d&#39;enregistrer le signal maximale (en utilisant une fonctionnalité de Max Hold sur l&#39;analyseur de spectre pour la deuxième trace). </li><li> Tournez la molette micrométrique sur la cavité laser infrarouge lointain et d&#39;autre de la courbe de gain pour un mode donnée de la cavité. </li><li> Utilisez la fonction de Vue sur l&#39;analyseur de spectre pour geler la deuxième (Max Hold) trace une fois un motif symétrique est obtenu. </li><li> Tourner légèrement le cadran du micromètre dans le sens horaire pour diminuer la longueur de la cavité laser infrarouge lointain. Simultanément observer les sous-marinsequent petit changement dans la fréquence de battement sur l&#39;analyseur de spectre en raison de cette légère augmentation de la fréquence du laser dans l&#39;infrarouge lointain. </li><li> Placer des marqueurs à la largeur à mi-maximum de points du motif symétrique (Hold trace Max) en utilisant la fonction de marqueur avec la fonction Delta sur l&#39;analyseur de spectre. </li><li> Mesurer la fréquence centrale du signal de battement en utilisant la fonction Span pair sur l&#39;analyseur de spectre. </li><li> Répétez les étapes 3.4.1 à travers 3.4.7. </li><li> Désengager le verrou de l&#39;amplificateur / d&#39;asservissement pour chaque laser CO 2 de référence pour déverrouiller chaque laser à partir de sa fréquence centrale et ré-optimiser chaque laser CO 2 de référence. </li><li> Re-verrouiller les lasers de référence en utilisant les étapes 3.3.1 à travers 3.3.4. </li><li> Répétez les étapes 3.4.1 travers 3.4.10 pour un total de 6 mesures. Une fois terminé, déverrouiller chaque laser CO 2 de référence de sa fréquence centrale. </li><li> Calculer la fréquence révisée de l&#39;émission laser infrarouge lointain en utilisant ces battement frequences pour obtenir une prévision précise pour le deuxième ensemble de lignes de laser CO 2 de référence. </li><li> Identifier un ensemble différent de lignes laser CO 2 de référence dont la différence de fréquence est à plusieurs GHz de la fréquence calculée pour l&#39;émission laser infrarouge lointain. </li><li> Optimiser la prochaine série de CO 2 lignes laser de référence sur le détecteur à diode MIM et obtenir le signal de battement en utilisant des étapes 3.2.2 travers 3.2.15, si nécessaire. </li><li> Verrouiller le nouvel ensemble de CO 2 lignes laser de référence en utilisant les étapes 3.3.1 à travers 3.3.4. </li><li> Répétez les étapes 3.4.1 travers 3.4.10 pour un total de 6 mesures. Une fois terminé, déverrouiller chaque laser CO 2 de référence de sa fréquence centrale. </li><li> Insérer faisceau arrête dans les sentiers de CO 2 pompes et de référence lasers. </li></ol></li><li> Le calcul de la fréquence du laser dans l&#39;infrarouge lointain. <ol><li> Calculer l&#39;inconnu fréquence du laser infrarouge lointain, ν FIR, utilisant la mesure ne serontà la fréquence par la relation FIR = | ν CO2 (I) -ν CO2 (II) | ± | ν battement | Eq. 1 où | ν CO2 (I) -ν CO2 (II) | est l&#39;amplitude de la différence de fréquence synthétisée par les deux lasers CO 2 de référence et | v battement | est l&#39;amplitude de la fréquence de battement. Le signe ± dans l&#39;équation. 1 est déterminée expérimentalement de l&#39;étape 3.4.5. </li><li> Obtenir une fréquence moyenne et de calculer laincertitude. </li></ol></li></ol>

Certain commercial equipment is identified in this paper to foster understanding. Such identification does not imply recommendation or endorsement by the authors, nor does it imply that the equipment identified is necessarily the best available for the purpose.

Il ya plusieurs étapes critiques dans le protocole qui exige une discussion supplémentaire. Lors de la mesure la longueur d&#39;onde du laser dans l&#39;infrarouge lointain, tel que décrit dans l&#39;étape 2.5.3, il est important d&#39;assurer le même mode de l&#39;émission laser dans l&#39;infrarouge lointain est utilisé. Plusieurs modes de la longueur d&#39;onde du laser dans l&#39;infrarouge lointain (c.-à-TEM 00 TEM 01, etc.) peuvent être générés à l&#39;intérieur de la c...

La mesure des fréquences laser infrarouge lointain a été effectuée par Hocker et ses collègues en 1967. Ils ont mesuré les fréquences pour les émissions de la décharge directe laser de cyanure d&#39;hydrogène 311 et 337 um, en les mélangeant avec des harmoniques d&#39;ordre élevé d&#39;un signal de micro-ondes dans une diode au silicium 1. Pour mesurer des fréquences plus élevées, une chaîne de lasers et de dispositifs de mélange harmoniques ont été utilisés pour générer les harmoniques laser 2. Finalement, deux stabilisée de dioxyde de carbone (CO 2) lasers ont été choisis pour la synthèse de la différence nécessaire fréquences 3,4. Aujourd&#39;hui, les fréquences laser infrarouge lointain jusqu&#39;à 4 THz peut être mesurée par cette technique en utilisant seulement la première harmonique de la fréquence de différence générés par deux lasers stabilisés de CO 2 de référence. Émissions laser de fréquences plus élevées peuvent également être mesurées en utilisant le second harmonique, tel que des émissions laser 9 THz isotopologues du méthanol CHD 2 OH et CH 3 </sub&gt; 18 OH. 5,6 fil des ans, la mesure précise des fréquences laser a touché un certain nombre d&#39;expériences scientifiques 7,8 et permis l&#39;adoption d&#39;une nouvelle définition du mètre par la Conférence générale des poids et mesures à Paris en 1983. 9 - 11 Techniques hétérodynes, tels que ceux décrits, ont été extrêmement bénéfique dans la mesure des fréquences laser infrarouges lointains générés par les lasers moléculaires à pompage optique. Depuis la découverte du laser à pompage optique moléculaire par Chang et 12 ponts, des milliers de pompage optique des émissions laser dans l&#39;infrarouge lointain ont été générés avec une variété de milieux de laser. Par exemple, le difluorométhane (CH 2 F 2) et de ses isotopologues génèrent plus de 250 émissions laser à pompage optique lorsque par un laser CO 2. Leurs longueurs d&#39;onde varient d&#39;environ 95,6 à 1714,1 um 13. - </sjusqu&#39;à&gt; 15 Près de 75% de ces émissions laser ont eu leurs fréquences mesurées alors que plusieurs ont été affectés par spectroscopie 16 - 18. Ces lasers et leurs fréquences mesurées avec précision, ont joué un rôle crucial dans la promotion de la spectroscopie à haute résolution. Ils fournissent des informations importantes pour les études spectrales infrarouges des gaz laser. Souvent, ces fréquences laser sont utilisés pour vérifier l&#39;analyse des spectres infrarouge et de l&#39;infrarouge lointain, car ils fournissent des liens entre les niveaux de l&#39;Etat excité de vibration qui sont souvent directement inaccessibles à partir des spectres d&#39;absorption 19. Ils servent aussi de la source de rayonnement primaire pour des études portant sur ​​transitoires, les radicaux libres de courte durée avec la technique de résonance magnétique laser 20. Avec cette technique extrêmement sensible, spectres Zeeman de rotation et de vibration en ro-atomes, des molécules paramagnétiques, et des ions moléculaires peut être recorded et analysé avec la capacité d&#39;enquêter sur les taux de réaction utilisées pour créer ces radicaux libres. Dans ce travail, un laser à pompage optique moléculaire, représenté sur la figure 1, a été utilisé pour générer de l&#39;infrarouge lointain rayonnement laser à partir de difluorométhane. Ce système se compose d&#39;une onde continue (cw) CO 2 laser de pompage et une cavité de laser dans l&#39;infrarouge lointain. Un miroir interne à la cavité de laser dans l&#39;infrarouge lointain redirige le rayonnement laser CO 2 dans le tube de cuivre poli, en cours de vingt-six réflexions avant de se terminer à la fin de la cavité, la dispersion tout en restant rayonnement de pompage. Par conséquent, le milieu laser dans l&#39;infrarouge lointain est excité en utilisant une géométrie de pompage transversal. Pour générer l&#39;effet laser, plusieurs variables sont ajustées, une partie à la fois, et ensuite l&#39;ensemble une fois optimisés rayonnement laser est observée. Dans cette expérience, le rayonnement laser dans l&#39;infrarouge lointain est surveillée par un métal-insulator-métal (MIM) le point de contact détecteur à diode. Le détecteur à diode MIM a été utilisé pour les mesures de fréquence laser depuis 1969. 21 - 23 Dans les mesures de fréquence laser, le détecteur de diode MIM est un mélangeur harmonique entre deux ou plusieurs sources de rayonnement incidente sur la diode. Le détecteur à diode MIM constituée d&#39;un fil de tungstène affûtée en contact avec une base de Nickel poli optiquement 24. La base de nickel comporte une couche d&#39;oxyde naturel qui est la mince couche isolante. Une fois qu&#39;une émission laser a été détecté, sa longueur d&#39;onde, la polarisation, la force et la pression de fonctionnement optimisés ont été enregistrés pendant que sa fréquence est mesurée en utilisant la technique du laser hétérodyne trois 25 - 27 suivant le procédé décrit à l&#39;origine dans la réf. 4. La figure 2 montre le laser à pompage optique moléculaire avec deux cw laser CO 2 de référence supplémentaires ayant sta de fréquence indépendantsystèmes de bilisation qui utilisent le plongeon de Lamb dans le signal de fluorescence de 4,3 um à partir d&#39;une cellule, à faible pression externe référence 28. Ce manuscrit décrit le processus utilisé pour rechercher des émissions laser infrarouge lointain ainsi que la méthode d&#39;estimation de leur longueur d&#39;onde et à déterminer avec précision leur fréquence. Des détails concernant la technique de laser hétérodyne à trois, ainsi que les divers composants et paramètres de fonctionnement du système peuvent être trouvés dans le tableau A supplémentaire avec les références 4, 25-27, 29 et 30.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D4A</td>
			<td>HE-175 oil; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D8B or D16B</td>
			<td>Fomblin Fluid; Quantity = 1 of each</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td>Leybold</td>
			<td>Trivac D25B</td>
			<td>HE-175 oil; Quantity = 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical chopper with controller</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in amplifier</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrum analyzer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>E4407B</td>
			<td>ESA-E Series, 9 kHz to 26.5 GHz Spectrum Analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Miteq</td>
			<td>AFS-44</td>
			<td>Provides amplification of signals between 2 and 18 GHz. The amplifier is powered by a Hewlett Packard triple output DC power supply, model E3630A.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Avantek</td>
			<td>AWL-1200B</td>
			<td>Provides amplification of signals less than 1.2 GHz.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>E3630A</td>
			<td>Low voltage DC power supply for amplifier.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Glassman</td>
			<td>KL Series</td>
			<td>High voltage power supply for the CO2 lasers; Quantity = 2; negative polarity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>412B</td>
			<td>High voltage power supply used with the NIST Asymmetric HV Amp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Detector</td>
			<td>Judson Infrared Inc</td>
			<td>J10D</td>
			<td>For fluorescence cell; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CO2 laser spectrum analyzer</td>
			<td>Optical Engineering&#160;</td>
			<td>16-A</td>
			<td>Currently sold by Macken Instruments Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal imaging plates with UV light</td>
			<td>Optical Engineering&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Primarily used for aligning the CO2 reference lasers. Currently sold by Macken Instruments Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistors</td>
			<td>Ohmite&#160;</td>
			<td>L225J100K</td>
			<td>100 kW, 225 W. Between 4 to 6 resistors are used in each ballast system. Each CO2 laser has its own ballast system. Fans are used to cool the resistors.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HV relay, SPDT</td>
			<td>CII Technologies</td>
			<td>H-17</td>
			<td>Quantity = 3; one for each CO2 laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplifier&#160;</td>
			<td>Princeton Applied Research</td>
			<td>PAR 113</td>
			<td>Used with fluorescence cell; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>2235A</td>
			<td>Similar models are also used; Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope/Differential amplifier</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>7903 oscilloscope with 7A22 differential amplifier</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter with sensor</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>200</td>
			<td>For use below 10 W.&#160; This is the power meter shown in Figure 2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter with sensor</td>
			<td>Scientech, Inc</td>
			<td>Vector S310</td>
			<td>For use below 30 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimeter</td>
			<td>Fluke</td>
			<td>73III</td>
			<td>Similar models are also used; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>NI cDAQ 9174 chassis with NI 9223 input module</td>
			<td>Uses LabVIEW software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Simichrome polish</td>
			<td>Happich GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Polish for the Nickel base used in the MIM diode detector. Although the Nickel base can be used immediately after polishing, a 12 hour lead time is typically recommended.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Wallace and Tiernan</td>
			<td>61C-1D-0050</td>
			<td>Series 300; for CO2 laser; Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge with controller</td>
			<td>Granville Phillips</td>
			<td>Series 375</td>
			<td>For far-infrared laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Oxide felt</td>
			<td>Zircar Zirconia</td>
			<td>ZYF felt</td>
			<td>Used as a beam stop</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zirconium Oxide board</td>
			<td>Zircar Zirconia</td>
			<td>ZYZ-3 board</td>
			<td>Used as a beam stop; Quantity = 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Teflon sheet</td>
			<td>Scientific Commodities, Inc</td>
			<td>BB96312-1248</td>
			<td>1/32 inch thick; used for the far-infrared laser output window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene</td>
			<td>C-Line sheet protectors</td>
			<td>61003</td>
			<td>used for the far-infrared laser output window</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum grease</td>
			<td>Apiezon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Kepco</td>
			<td>NTC 2000</td>
			<td>PZT power supply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PZT tube</td>
			<td>Morgan Advanced Materials</td>
			<td></td>
			<td>1 inch length, 1 inch outer diameter, 0.062 inch thickness, reverse polarity (positive voltage on outside); Quantity = 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ZnSe (AR coated)</td>
			<td>II-VI Inc</td>
			<td></td>
			<td>CO2 laser window (Quantity = 3), lens, and beam splitter (Quantity 3)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl window</td>
			<td>Edmond Optics</td>
			<td></td>
			<td>Quantity = 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaF window</td>
			<td>Edmond Optics</td>
			<td></td>
			<td>Quantity = 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser mirrors and gratings</td>
			<td>Hyperfine, Inc</td>
			<td></td>
			<td>Gold-coated; includes positioning mirrors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass laser tubes and reference cells</td>
			<td>Allen Scientific Glass</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIM diode detector</td>
			<td>Custom Microwave, Inc</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Other</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Other materials include magnetic bases, base plates, base clamps, XYZ translation stage, etc.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterizing far-infrared laser emissions and the measurement of their frequencies

La production et l&#39;évaluation ultérieure du rayonnement infrarouge lointain a trouvé de nombreuses applications en spectroscopie de haute résolution, de la radioastronomie, et l&#39;imagerie térahertz. Pour environ 45 ans, la génération d&#39;un rayonnement cohérent, l&#39;infrarouge lointain a été accomplie en utilisant le laser à pompage optique moléculaire. Une fois que le rayonnement laser dans l&#39;infrarouge lointain est détectée, les fréquences de ces émissions laser sont mesurés en utilisant une technique de laser hétérodyne trois. Avec cette technique, la fréquence inconnue du laser à pompage optique moléculaire est mélangée à la fréquence de différence entre les deux fréquences stabilisées de référence à infrarouge. Ces fréquences de référence sont générés par les lasers à dioxyde de carbone indépendantes, chacune stabilisée en utilisant le signal de fluorescence à partir de, une cellule de référence à basse pression externe. Le battement résultant entre les fréquences connues et inconnues laser est surveillée par un détecteur de diode points de contact métal-isolant-métal dont la sortie est observé sur un specanalyseur spectre. La fréquence de battement entre ces émissions laser est ensuite mesuré et combiné avec les fréquences de référence connus pour extrapoler l&#39;inconnu fréquence du laser dans l&#39;infrarouge lointain. Celui-sigma incertitude fractionnée résultant pour les fréquences laser mesurée avec cette technique est de ± 5 parties en 10 7. Déterminer avec précision la fréquence des émissions de laser infrarouge lointain est essentiel car ils sont souvent utilisés comme référence pour d&#39;autres mesures, comme dans la grande enquêtes -resolution spectroscopiques de radicaux libres utilisant la résonance magnétique laser. Dans le cadre de cette étude, le difluorométhane, CH 2 F 2, a été utilisé comme milieu de laser dans l&#39;infrarouge lointain. En tout, huit fréquences laser infrarouge lointain ont été mesurées pour la première fois avec des fréquences allant de 0,359 à 1,273 THz. Trois de ces émissions laser ont été découverts au cours de cette enquête et sont déclarés à leur pression de fonctionnement optimal, la polarisation à l&#39;égard du CO 2 </sub&gt; pomper laser, et la force.

Comme mentionné, la fréquence rapportée pour une émission laser dans l&#39;infrarouge lointain est une moyenne d&#39;au moins douze mesures effectuées avec au moins deux ensembles différents de lignes laser de référence 2 CO. Le tableau 2 présente les données enregistrées pour l&#39;émission 235,5 um de laser pour l&#39;utilisation de la 9 P 04 CO 2 pompe laser. Pour cette émission laser dans l&#39;infrarouge lointain, quatorze mesures individuelles de la fré...

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Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

Caractérisation des émissions laser infrarouge lointain et la mesure de leurs fréquences

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

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11.9K vues.  Central Washington University. We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.

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Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold molecular beams. However, these beams often contain multiple conformers and clusters, even at low rotational temperatures. We present an experimental methodology that allows the spatial separation of these constituent parts of a molecular beam expansion. Using an electric deflector the beam is separated by its mass-to-dipole moment ratio, analogous to a bender or an electric sector mass spectrometer spatially dispersing charged molecules on the basis of their mass-to-charge ratio. This deflector exploits the Stark effect in an inhomogeneous electric field and allows the separation of individual species of polar neutral molecules and clusters. It furthermore allows the selection of the coldest part of a molecular beam, as low-energy rotational quantum states generally experience the largest deflection. Different structural isomers (conformers) of a species can be separated due to the different arrangement of functional groups, which leads to distinct dipole moments. These are exploited by the electrostatic deflector for the production of a conformationally pure sample from a molecular beam. Similarly, specific cluster stoichiometries can be selected, as the mass and dipole moment of a given cluster depends on the degree of solvation around the parent molecule. This allows experiments on specific cluster sizes and structures, enabling the systematic study of solvation of neutral molecules.

We present a technique that allows the spatial separation of different conformers or clusters present in a molecular beam. An electrostatic deflector is used to separate species by their mass-to-dipole moment ratio, leading to the production of gas-phase ensembles of a single conformer or cluster stoichiometry.

Séparation spatiale des conformateurs moléculaires et des amas

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Recherche

Ingénierie

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement is used. Here we operate a Nd:YAG laser at a frequency of 10 Hz at the fundamental wavelength of 1,064 nm. The 14 nsec pulses with anenergy of 190 mJ/pulse are focused to a 50 &#181;m spot size to generate a plasma from optical breakdown or laser ablation in air. The microplasma is imaged onto the entrance slit of a 0.6 m spectrometer, and spectra are recorded using an 1,800 grooves/mm grating an intensified linear diode array and optical multichannel analyzer (OMA) or an ICCD. Of interest are Stark-broadened atomic lines of the hydrogen Balmer series to infer electron density. We also elaborate on temperature measurements from diatomic emission spectra of aluminum monoxide (AlO), carbon (C2), cyanogen (CN), and titanium monoxide (TiO).
The experimental procedures include wavelength and sensitivity calibrations. Analysis of the recorded molecular spectra is accomplished by the fitting of data with tabulated line strengths. Furthermore, Monte-Carlo type simulations are performed to estimate the error margins. Time-resolved measurements are essential for the transient plasma commonly encountered in LIBS.

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Time-resolved atomic and diatomic molecular species are measured using LIBS. The spectra are collected at various time delays following the generation of optical breakdown plasma with Nd:YAG laser radiation&#160;and are analyzed to infer electron density and temperature.

Mesure et analyse de l&#39;hydrogène atomique et moléculaire diatomique AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, et TiO Spectra après une rupture optique induite par laser

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

Conception et utilisation d&#39;un système d&#39;échantillonnage plein débit (FFS) pour la quantification des émissions de méthane

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Piège optique Chargement de Dielectric Microparticules Dans Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Generation of Size-controlled Poly (ethylene Glycol) Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. This paper proposes a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation. The polydimethylsiloxane (PDMS) chip was fabricated using the multi-layer soft lithography method. Hexadecane containing surfactant was used as the continuous phase, and PEGDA with the ultraviolet (UV) photo-initiator was the dispersed phase. Surfactants allowed the local surface tension to drop and formed a more cusped tip which promoted breaking into tiny micro-droplets. As the pressure of dispersed phase was constant, the size of droplets became smaller with increasing continuous phase pressure before dispersed phase flow was broken off. As a result, droplets with size variation from 1 &#181;m to 80 &#181;m in diameter could be selectively achieved by changing the pressure ratio in two inlet channels, and the average coefficient of variation was estimated to be below 7%. Furthermore, droplets could turn into micro-beads by UV exposure for photo-polymerization. Conjugating biomolecules on such micro-beads surface have many potential applications in the fields of biology and chemistry.

Generation of Size-controlled Poly ethylene Glycol Diacrylate Droplets via Semi-3-Dimensional Flow Focusing Microfluidic Devices

Here, we present a protocol to illustrate the fabrication processes and verifying experiments of a semi-three-dimensional (semi-3D) flow-focusing microfluidic chip for droplet formation.

Génération de taille-contrôlée Poly (éthylène Glycol) Diacrylate gouttelettes via Semi-3-Dimensional Flow mise au point des dispositifs microfluidiques

Uniform and size-controllable poly (ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) droplets could be produced via the flow focusing process in a microfluidic device. ...

Method Development for Contactless Resonant Cavity Dielectric Spectroscopic Studies of Cellulosic Paper

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of data that can be obtained from an individual sample and renders it difficult to produce statistically relevant data for unique and rare materials. Resonant cavity dielectric spectroscopy is a non-destructive, contactless technique which can simultaneously interrogate both sides of a sheeted material and provide measurements which are suitable for statistical interpretations. This offers analysts the ability to quickly discriminate between sheeted materials based on composition and storage history. In this methodology article, we demonstrate how contactless resonant cavity dielectric spectroscopy may be used to differentiate between paper analytes of varying fiber species compositions, to determine the relative age of the paper, and to detect and quantify the amount of post-consumer waste (PCW) recycled fiber content in manufactured office paper.

A protocol for the non-destructive analysis of the fiber content and relative age of paper.

Développement de méthodes pour les études spectroscopiques diélectriques de cavité séroélectrique sans contact de papier cellulosique

The current analytical techniques for characterizing printing and graphic arts substrates are largely ex situ and destructive. This limits the amount of ...

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 ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament fabrication (FFF) is an inexpensive method used most frequently by consumers. Studies with 3D printers have shown that during the printing process particulate and volatile substances are released. Handheld 3D printing pens also use the FFF method but the consumer&#8217;s proximity to the 3D pens gives reason to higher exposure compared to a 3D printer. At the same time, 3D printing pens are often marketed for children who could be more sensitive to the printing emission. The aim of this study was to implement a low cost method to analyze the emissions of 3D printing pens. Polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filaments of different colors were tested. In addition, filaments containing metal and carbon nanotubes (CNTs) were analyzed. An 18.5 L chamber and sampling close to the emission source was used to characterize emissions and concentrations near the breathing zone of the user.
Particle emissions and particle size distributions were measured and the potential release of metal particles and CNTs investigated. Particle number concentrations were found in a range of 105 - 106 particles/cm3, which is comparable to previous reports from 3D printers. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed nanoparticles of the different thermoplastic materials as well as of metal particles and CNTs. High contents of metal were observed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
These results call for a cautious use of 3D pens due to potential risk to the consumers.

This protocol presents a method to analyze the emission of 3D printing pens. Particle concentration and particle size distribution of the released particle is measured. Released particles are further analyzed with transmission electron microscopy (TEM). Metal content in filaments is quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

Impression 3D - Évaluation des émissions de particules d’un stylo d’impression 3D

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Solution Blow Spinning of Polymeric Nano-Composite Fibers for Personal Protective Equipment

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic resin material (binder) to form a non-woven, unidirectional laminate. While significant efforts have focused on improving the mechanical properties of the high-strength fibers, little work has been undertaken to improve the properties of the binder materials. To improve the performance of these elastomeric polymer binders, a relatively new and simple fabrication process, known as solution blow spinning, was used. This technique is capable of producing sheets or webs of fibers with average diameters ranging from the nanoscale to the microscale. To achieve this, a solution blow spinning (SBS) apparatus has been designed and built in the laboratory to fabricate non-woven fiber mats from polymer elastomer solutions.
In this study, a commonly used binder material, a styrene-butadiene-styrene block-co-polymer dissolved in tetrahydrofuran, was used to produce nanocomposite fiber mats by adding metallic nanoparticles (NPs), such as iron oxide NPs, that were encapsulated with silicon oil and thus incorporated in the fibers formed via the SBS process. The protocol described in this work will discuss the effects of the various critical parameters involved in the SBS process, including the polymer molar mass, the selection of the thermodynamically appropriate solvent, the polymer concentration in solution, and the carrier gas pressure to assist others in performing similar experiments, as well as provide guidance to optimize the configuration of the experimental setup. The structural integrity and morphology of the resultant non-woven fiber mats were examined using scanning electron microscopy (SEM) and elemental X-ray analysis via energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The goal of this study is to evaluate the effects of the various experimental parameters and material selections to optimize the structure and morphology of the SBS fiber mats.

The primary goal of this study is to describe a protocol to prepare polymeric fiber mats with consistent morphology via solution blow spinning (SBS). We aim to use SBS to develop novel, tunable, flexible polymeric fiber nanocomposites for various applications, including protective materials, by incorporating nanoparticles in a polymer-elastomer matrix.

Filage par soufflage en solution de fibres nanocomposites polymères pour équipement de protection individuelle

Light-weight, protective armor systems typically consist of high modulus (&#62;109 MPa) and high-strength polymeric fibers held in place with an elastic ...

Fabrication of a Fabry-P&amp;#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&amp;#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 ...