이 프로젝트는 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해와 연락처 프로그램을 통해 공군 연구소에 의해 부분적으로 지원되었다.

1. 센서 설계 및 제작 <ol><li> 하나 이상의 통합 충치 (또는 &quot;홈&quot;)과 병렬 판 도파관을 디자인합니다. 도 1 및도 2를 참조하십시오. 기하학은 우리의 이전 출판물 8,9에 주어진 그에 따라 또는 특수 특정 응용 프로그램에 대한 설계 될 수있다. 다음과 같은 일반적인 원칙이 제안됩니다 : <ol><li> 판 간격 :이 실험에서 1mm의 판 간격이 특별한 광학 필요없이 TE1 모드로 효과적인 커플 링에 사용됩니다. 또한 관심의 주파수에서 단일 모드 전파를 보장합니다. 다른 판 spacings를 사용하는 경우, 다중 전파, 분산 및 커플 링 효율이 고려되어야한다. </li><li> 스페이서 :이 플레이트 간격이 유전체 스페이서를 사용하여 유지됩니다. 매우 균일 한 두께가있는 유리 조각이 우수 스페이서를 - 우리의 경우, 우리는 파괴 현미경 슬라이드에서 파편을 사용하여 1mm + /의 두께가로 - 3 μm합니다. </lI&gt; <li> 판 크기 : 플레이트 자체가 입력 빔에 비해들은 무한으로 간주 될 수 있다는 충분한 폭해야합니다. (우리의 경우에는 1.2 cm 빔을위한 4.75 cm.) 각 판의 두께는 피부 깊이보다 훨씬 두꺼운이어야하며, 두꺼운 판 (&gt; 1cm)은 도파관 위 또는 아래 통과 에너지의 가능성을 줄이기 위해 권장합니다 와 검출기에 도달. 전파 길이는 그루브가 적어도 두 번 거리 입력과 출력면에서 자신의 폭이지만, 분산을 줄이기 위해 최소화 충분히해야합니다. </li><li> 하단 플레이트 기하학 : 홈 거의 확장하면서 (하지만 매우) 판의 전체 너비를 홈으로의 쉬운 접근을 허용하려면, 아래 도파관 판은 상단 플레이트보다 훨씬 넓은이어야합니다. (그림 1 참조)이 훨씬 쉽게 홈을 액세스하고 충전 수준을 모니터링 할 수 있습니다. </li><li> 나사 : 상단 및 하단 플레이트는 모두 나사가 파도를 잡아 삽입 할 수 있도록 확장이그루브 또는 전파 경로 중 하나를 방해하지 않고 함께 안내. 위가없는 반면 (그림 1 참조) 하단 판의 구멍 스레드입니다. </li><li> 캐비티 기하학 : 홈 설계는 다른 요인들, 원하는 공진 주파수, 원하는 라인 폭, 그리고 선택한 플레이트 간격에 따라 달라집니다. 매우 좁은거나 매우 얕은 홈에 대한 제조 기술의 한계를 고려하는 것이 중요합니다. 채널 감지를위한 다중 홈이 추가 요구 사항 10 있습니다. </li><li> Ungrooved 버전 : 홈없이 모든면에서 동일 디자인도 참조로 사용하기 위해 제조 될 것입니다. </li></ol></li><li> 도파관의 제조는 가공에 의해 수행 할 수 있습니다. 중요 : 특히 입력 얼굴에, 플레이트의 가장자리를 둔기하지 않습니다. 둥근 모서리는 안전을 이유로 많은 기계 상점에서 표준 연습이지만 입력 얼굴에 둥근 모서리가 신호를 왜곡합니다. </li><li> 조립절차. 두 개의 플레이트가 조작 된 후에, 그들은 도파관에 조립해야합니다. <ol><li> 2 개의 평평한 표면이 서로 수직으로 구조를 만들 L-브래킷 또는 다른 평면 객체를 사용합니다. 수평 표면에 바닥 판을 배치하고 수직 표면에 대한 플러시 키를 누릅니다. 가능한 한 나사 구멍 (나사 당, 각 측면에 하나) 가까이에 홈을 방해하거나 입력 얼굴 이상 연장하지 않도록주의하다고 유전체 스페이서를 배치합니다. </li><li> 조심스럽게 수직 표면에 대해 상단 플레이트에 찬 물을 넣고 바닥 플레이트와 스페이서에 앉아 내려 밀어 넣습니다. 두 판은 수직 표면에 대한 플러시 나사를 삽입 있죠. 번갈아 패턴에 점차적으로 아래로 고정합니다. 이 절차를 완벽하게 평면 입력 얼굴과 균일 한 판 간격으로 도파관로 연결됩니다. </li></ol></li></ol> 2. 실험 장치 이 프로토콜은 사용자 헥타르를 가정전송 - 기하학 terahertz 시간 도메인 분석기 (우리의 경우, Picometrix T-레이 4000 년)와 S 인터넷은 주파수 도메인으로 변환 시간 도메인 파형 및 푸리에를 취득 익숙합니다. <ol><li> 공 촛점 구성. 이미 존재하지 않을 경우, 네 렌즈는 경로의 중간 지점에 단단히 초점을 제공하기 위해 공 촛점 방향으로 빔 경로에 소개가되어야 할 것입니다. </li><li> 초점에서 공을 놓으십시오. 개구는 도파관을 통해 전파를 제외하고에서 모든 방사선을 차단 할 수있을만큼 충분히 주어져야합니다. 조리개의 크기는 (우리의 경우, 12 ㎜) 도파관에 전파 빔의 크기를 결정합니다. </li><li> 장소는 공에 접촉 입력 얼굴과 광학 축 최대한 정렬 도파관 전파 축으로, 공 뒤에 즉시 도파관. 여기 정렬 중요합니다 - 반사, 컷오프 및 공진 주파수의 분산, 대안, 그리고 기타ssues는 도파관의 부적절한 정렬로 인해 발생할 수 있습니다. 반복적 인 배치를 위해 보안 홀더를 사용하십시오. </li><li> 주사기 소유자는 끝이 홈에 맞게 정렬되도록 장소에서 주사기를 가지고 구조를 가지고 유용합니다. 이렇게하면 당신 손에 주사기의 움직임으로 인해 충전의 실수의 가능성을 줄일 수 있습니다. </li></ol> 3. 샘플 준비 <ol><li> 절차를 청소 : 도파관을 분해. 실험에서 모든 잔류 물을 제거 할 적절한 용매에 완전히 도파관의 두 접시를 씻으십시오. 압축 공기로 건조 불어. 1.3에서와 같이 조립. </li><li> 주사 준비합니다. 최상의 결과를 얻으려면, 우리는 교차 오염을 방지하기 위해 각 재료에 대해 다른 주사기를 사용하는 것이 좋습니다. 이렇게 할 수없는 경우, 주사기도 같은 용매로 세척해야합니다. </li><li> 테스트 할 수있는 액체와 적절한 채우기 볼륨에 주사기를 채우십시오. 모든 거품을 제거하려고합니다. </li></ol><ol><li> (2.3)에 설명 된대로 장치에 ungrooved 참조 도파관를 놓습니다. ungrooved 도파관의 기준 파형을 다음 제거합니다. 지금은 시간이 도메인 분광계 신호의 장기 안정성에 따라 각 실험 세션 동안 만 매일 몇 시간 한 번 필요합니다. </li><li> 장치에 깨끗한 홈 붙이 도파관를 놓고, 등 (2.3)에 설명 </li><li> 빈 홈 붙이 도파관의 파형을보십시오. 참고 :이 작업은 도파관을 제거하고 청소 때마다 수행해야합니다. 분해 제거 과정과는 도파관의 형상에 아주 작은 변화로 이어질 수 있습니다. 이러한 변화는 빈과 채워진 그루브 아니라 관찰 된 변화의 절대 공진 주파수에 영향을 미칠 것이다; 따라서 각 &quot;전체&quot;측정은 변화를 계산하기 위해 자신의 &quot;빈&quot;참조가 필요합니다. </li><li> 도파관을 이동하지 않고, 홀더의 위치에 가득 주사기를 넣어. 천천히 유지, 그루브를 작성더 거품이나 오버 플로우와 함께 채우기 좋은 것을 감상하세요. (정확한 채우기 양을 결정하는 방법은 토론 섹션에 설명되어 있습니다.)가 다른 파형을보십시오. </li><li> 시스템이 하나 이상의 홈이있는 경우, 홈을 입력하고 원하는대로 파형을 복용 계속 진행합니다. </li><li> (3 단계에서와 같이) 도파관을 제거하고 청소하십시오. </li><li> 필요에 따라 여러 번으로 반복합니다. 최상의 결과를 얻으려면, 각 샘플에 대한 몇 가지 데이터 세트는 오류를 줄이기 위해 권장합니다. </li></ol> 5. 대표 결과 이러한 파형 데이터 분석은 간단하고 주파수 도메인으로 변환하기위한 실험의 일반적인 기법을 수행 할 수 있습니다. 이러한 그림 3에 주어진 것과 같은 주파수 스펙트럼이 발생할 것입니다. 이러한 그림 4와 같은 동력 전달 스펙트럼을 얻을 수있는 참조 파형으로 제곱하여 나눌 수 있습니다. 빈과 전체 waveguides의 resonances의 라인 폭 및 중앙 주파수는 m 수이 스펙트럼에서 easured, 또는 Lorentzian에서 꼭 맞는는 정확도를 높이기 위해 수행 할 수 있습니다. 액체에 의한 공진 변화는 단지 빈과 전체 waveguides에 대한 resonances의 관찰 중심 주파수의 차이입니다. 굴절률 측정이을 변환하려면 Shift 키와 RI 사이의 관계를 설립해야합니다. 이것은 알려진 인덱스의 샘플이 절차를 수행하거나, 계산 알려진 지수 9 또는 analytically 사용하는 샘플로 가득 그루브의 시뮬레이션 모드를 일치 기술 8 수행하면됩니다 실험적으로 수행 할 수 있습니다. RI 곡선 대 이동이 이루어지면, 알 수없는 샘플 RI 측정은 정확하게 수행 할 수 있습니다. 이 절차를 수행하는 동안 발생할 수있는 몇 가지 특정 오류가 있습니다. 거품 또는 그루브의 충전에 실수는 우리가 각 SA에 대해 여러 데이터 세트를 추천 이유있는 시끄러운 또는 잘못된 데이터가 발생할 수 있습니다자료를 mple. 오류의 또 다른 자주 소스 waveguides의 위치에 있습니다. 참조 및 센서 waveguides은 정확히 같은 정렬에 배치하는 경우, 모든 반사 또는 기타 유물은 모두 동일하고 전송 스펙트럼에서 나눕니다. 정렬이 약간 꺼져있는 경우, 반사 아웃 분할되지 않으며 공명은 (일부 작은 공명은 그림 4에서 볼 수 있습니다) 전송 스펙트럼에서 관찰됩니다. 는 데이터를 응시하는 것이 바람직하지 않을 경우, 그것은 반사가 나타나기 전에 시간 도메인 파형을 트리밍하여이 공명을 제거 할 수 있습니다, 그러나 이것은 크게 스펙트럼 해상도와 따라서 굴절률 해상도도 제한을 낮 춥니 다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig1.jpg" /> 그림 1. 표시 관련 부품 도파관의 사진. 홈이 전자를 확장하지 않습니다ntire의 길이 또는 도파관과 구조의 폭이 장착 하드웨어 홈이나 방사선 전파의 경로를 방해하지 않습니다 있도록 설계되어 있습니다. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig2.jpg" /> 그림 2. 홈 붙이 도파관의 도식. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4304/4304fig3.jpg" /> 그림 3. 이 경우는 (a) 샘플 주파수 참조 도파관을위한 스펙트럼 (검은 색), 아니 액체 충진 (파란색)과 홈 붙이 도파관, 그리고 액체와 홈 붙이 도파관, tetradecane (빨간색). TE 1 TE <samp>세</samp> 전파 모드에 대한 컷오프 주파수가 표시되며, 같은 수증기 흡수 선입니다. 빈과 전체 홈 붙이 waveguides에 대한 resonances의 (B) Closeup이 있습니다. <img alt="그림 4" src=&quot;/ files/ftp_upload/4304/4304fig4.jpg&quot;/&gt; 빈과 전체 홈 붙이 waveguides에 대한 그림 4. 전원 전송 스펙트럼. 두 공진 기능 사이의 주파수 차이는 굴절률에 관한 공진 이동 (Δf)입니다.

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

이 테스트중인 액체의 굴절률은 폭 넓은 대역폭 만 캐비티 공진의 주파수에 있지 결정됩니다 것을 알아야한다. 이 작업은 몇 뚜렷한 장점이 있습니다. 우리의 측정 특성화 목적으로 광대역 terahertz 소스의 사용을 만들었습니다하지만 먼저, 하나는 제한된 주파수 tunability의 정도, 훨씬 적은 비용이있을 수 접근 방법과 함께 단일 주파수 THz 소스와 동등한 감지 시스템을 구축 할 수 더 컴팩트. 둘째, ...

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 (선택 사항) </td></tr><tr><td> 10 μl 주사기 </td><td> 해밀턴 </td><td> 80,314 </td><td> 높은 정밀 주사기 </td></tr><tr><td> 액체 alkanes </td><td> Acros의 유기물 </td><td></td><td> 교정과 테스트를 위해 샘플 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> 특별한 장비는 필요하지 않습니다. 적합 시험 자료 및 용제가 실험의 재량에 남아 있습니다. 이 절차에 사용되는 고정밀 주사기는 아래 표에 나열되어 있습니다,하지만 실험을 향상 정확성에 대해 디지털 주사기를 포함한 다른 볼륨 또는 디자인의 주사기를 사용하실 수 있습니다. 이 실험에 사용 된 테스트 alkanes도 나와 있습니다. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

굴절률 (RI) 감지는 interferometers 및 resonators 1,2 가능한 센서 디자인의 다양한 범위의 마이크로 유체 샘플 식별, 감지 및 모니터링을위한 강력한 비 침투 및 레이블 - 무료 감지 기술입니다. 기존의 RI 대부분의 감지 응용 분야는 DNA의 하이브리드 및 게놈 시퀀싱 등의 표시 및 IR 주파수에서 수성 솔루션에 생물 재료에 초점을 맞 춥니 다. terahertz 주파수에서 응용 프로그램은 무극성 물질을 포함하는 산업 공정 및 감지 및 감지 응용 프로그램의 모니터링, 품질 관리 등이 있습니다. terahertz 정권의 굴절률 센서에 대한 몇 가지 잠재적 인 디자인은 병렬 플레이트 waveguides 5에 통합 된 광자 크리스탈 waveguides 3, 비대칭 분할 링 resonators 4 및 광자 밴드 갭 구조를 포함하여 존재합니다. 이러한 설계의 대부분은 이러한 고리와 같은 광학 resonators에 근거또는 충치. 이러한 구조의 공진 주파수는 공진기 또는 주변 재료의 굴절률에 따라 달라집니다. 공진 주파수의 변화를 모니터링하여 시료의 굴절률을 정확하게 측정 할 수 있으며,이 결과적으로는 등, 오염 또는 희석을 감시, 자료를 식별하는 데 사용할 수 있습니다 우리가 사용하는 센서 디자인은 간단한 병렬 판 도파관 6,7에 기반을두고 있습니다. 직사각형 홈이 공진 캐비티 (그림 1과 2)와 같은 하나의 얼굴 행위로 가공. terahertz 방사선이 낮은 순서 횡 방향 - 전기 (TE 1) 모드에서 도파관과 전파에 결합 될 때, 그 결과는 그루브 6,8의 형상에 따라 달라집니다 조정할 공진 주파수와 하나의 강력한 공진 기능입니다. 이 홈은 liq의 양에 따라 달라 관찰 공진 주파수의 변화를 일으킬 무극성 액체 마이크로 유체 샘플로 가득 할 수 있습니다그루브와 굴절률 9 UID. 프로 시저가 클린 룸 또는 특수 제조 또는 실험 기술을 필요없이 표준 실험실 장비를 수행 할 수 있기 때문에 우리의 기술은, 그 단순함에 모두 제조 및 구현의 다른 terahertz 기술에 비해 장점이 있습니다. 또한 쉽게 ​​열 여러 그루브의 결합에 의해 멀티 채널 작동으로 확장 할 수 있습니다. 이 비디오에서 우리는 센서의 설계에서 데이터 분석 및 샘플 굴절률 결정까지 우리 전체 실험 절차를 설명합니다.

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Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

홈 붙이 병렬 판 도파관의 형상에 따라 terahertz 주파수에 대한 굴절률 센서를 구현하기위한 절차는 여기에 설명되어 있습니다. 방법은 도파관 구조의 공진 주파수의 변화의 모니터링을 통해 액체의 작은 볼륨의 굴절률의 측정을 산출

병렬 판 도파관 센서를 사용하여 Terahertz 마이크로 감지

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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비디오: 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.

Plasmonic의 광전 테라 헤르츠 터의 설계, 제작 및 실험 특성

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

연구

공학

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.

어떻게 로터 게이지를 회전하기위한 진공 봄 전송 패키지를 빌드하는 방법

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 ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

PMMA의 제조 및 COP 미세 유체 장치에 대한 솔벤트 본딩

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

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.

테라 헤르츠 메타 물질의 변위 현재 중재 공명은을위한 나노 기둥 기반 분할 링 공진기의 제작

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

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, but several challenging points remain, such as a low absorption efficiency due to a thin active layer and low flexibility. We present an advanced method to fabricate a flexible phototransistor array with an improved electrical performance. The outstanding electrical performance is driven by a low dark current owing to deep impurity doping. Stretchable and flexible metal interconnectors simultaneously offer electrical and mechanical stabilities in a highly deformed state. The protocol explicitly describes the fabrication process of the phototransistor using a thin silicon membrane. By measuring I-V characteristics of the completed device in deformed states, we demonstrate that this approach improves the mechanical and electrical stabilities of the phototransistor array. We expect that this approach to a flexible phototransistor can be widely used for the applications of not only next-generation imaging systems/optoelectronics but also wearable devices such as tactile/pressure/temperature sensors and health monitors.

We present a detailed method to fabricate a deformable lateral NIPIN phototransistor array for curved image sensors. The phototransistor array with an open mesh form, which is composed of thin silicon islands and stretchable metal interconnectors, provides flexibility and stretchability. The parameter analyzer characterizes the electrical property of the fabricated phototransistor.

측면 NIPIN 포토 트랜지스터에 따라 유연한 이미지 센서의 제조

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

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.

하위 Diffraction 제한 이미징 및 원격 탐사에 사용 하기 위해 펨 레이저 필 라 멘 트

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

A Silicon-tipped Fiber-optic Sensing Platform with High Resolution and Fast Response

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This FOSP relies on a silicon Fabry-Perot interferometer (FPI) attached to the fiber end, referred to as Si-FOSP in this work. The Si-FOSP generates an interferogram determined by the optical path length (OPL) of the silicon cavity. Measurand alters the OPL and thus shifts the interferogram. Due to the unique optical and thermal properties of the silicon material, this Si-FOSP exhibits an advantageous performance in terms of sensitivity and speed. Furthermore, the mature silicon fabrication industry endows the Si-FOSP with excellent reproducibility and low cost toward practical applications. Depending on the specific applications, either a low-finesse or high-finesse version will be utilized, and two different data demodulation methods will be adopted accordingly. Detailed protocols for fabricating both versions of the Si-FOSP will be provided. Three representative applications and their according results will be shown. The first one is a prototype underwater thermometer for profiling the ocean thermoclines, the second one is a flow meter to measure flow speed in the ocean, and the last one is a bolometer used for monitoring exhaust radiation from magnetically confined high-temperature plasma.

This work reports an innovative silicon-tipped fiber-optic sensing platform (Si-FOSP) for high-resolution and fast-response measurement of a variety of physical parameters, such as temperature, flow, and radiation. Applications of this Si-FOSP span from oceanographic research, mechanical industry, to fusion energy research.

높은 해상도와 빠른 응답 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼

In this article, we introduce an innovative and practically promising fiber-optic sensing platform (FOSP) that we proposed and demonstrated recently. This ...

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.

테라헤르츠 새로 절제된 유방암 종양을 위한 테라헤르츠 이미징 및 특성화 프로토콜

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.

휴대용 다운토텐 샘플링 시스템을 사용하여 23나노미터 미만 의 실제 구동 입자 수 배출 측정

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

Electroantennography-based Bio-hybrid Odor-detecting Drone using Silkmoth Antennae for Odor Source Localization

Small drones with chemical or biosensor devices that can detect airborne odorant molecules have attracted considerable attention owing to their applicability in environmental and security monitoring and search-and-rescue operations. Small drones with commercial metal-oxide-semiconductor (MOX) gas sensors have been developed for odor source localization; however, their real-time-odor-detection performance has proven inadequate. However, biosensing technologies based on insect olfactory systems exhibit relatively high sensitivity, selectivity, and real-time response with respect to odorant molecules compared to commercial MOX gas sensors. In such devices, excised insect antennae function as portable odorant biosensor elements and have been found to deliver excellent sensing performance. This study presents experimental protocols for odorant-molecule detection in the air using a small autonomous bio-hybrid drone based on a mountable electroantennography (EAG) device incorporating silkmoth antennae.
We developed a mountable EAG device including sensing/processing parts with a Wi-Fi module. The device was equipped with a simple sensor enclosure to enhance the sensor directivity. Thus, odor source localization was conducted using the spiral-surge algorithm, which does not assume an upwind direction. The experimental bio-hybrid odor-detecting drone identified real-time odorant-concentration differences in a pseudo-open environment (outside a wind tunnel) and localized the source. The developed drone and associated system can serve as an efficient odorant molecule-detection tool and a suitable flight platform for developing odor source localization algorithms owing to its high programmability.

This study introduces experimental protocols for a bio-hybrid odor-detecting drone based on silkmoth antennae. The operation of an experimental electroantennogram device with silkmoth antennae is presented, in addition to the structure of a bio-hybrid drone designed for odor source localization using the spiral-surge algorithm.