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

Deney 1. Planlama <ol><li> Bu deney için F 2 CH 2 faiz lazer ortamı kullanılarak yapılan öncesinde çalışmalarını değerlendirmek için edebiyat bir araştırma yapmak. Gibi onların dalga boyu ve frekans olarak çizgileri hakkında tüm bilgilerle birlikte bilinen tüm lazer emisyonlarını belirleyin. 37 - Bilinen lazer emisyonları çeşitli araştırmalar 13,31 mevcuttur. </li><li> Önceki Fourier odaklanarak lazer aracı olarak kullanılan molekülün tüm spektroskopik incelemeler 34 ve optoacoustic çalışmalar 38,39 dönüşümü derleyin. </li></ol> 2. Yaratma Uzak Kızılötesi Lazer Emisyonları <ol><li> Emniyet Genel. <ol><li> CO 2 ve uzak kızılötesi lazer sistemleri ile çalışırken uygun göz koruması içeren laboratuvar için bir standart işletim prosedürü geliştirin. </li></ol></li><li> Hizalama ve Kalibrasyon. <ol><li> Her CO 2 l kalibreaser üreticinin protokolüne uygun olarak CO2 lazer için tasarlanmış bir ızgara tabanlı spektrum analiz cihazı kullanılmıştır. </li><li> Son aynalar ve radyasyon MIM diyot dedektör üzerine odaklanmış, böylece bir He-Ne lazer kullanılarak uzak kızılötesi lazer boşluğunda bağlama ayna hizalayın. </li><li> Boşluğu eksenine göre yaklaşık 72 O &#39;lik bir açıda, bir sodyum klorür pencereden uzak kızılötesi lazer boşluğuna CO2 lazer pompası radyasyonu yönlendirmek. </li><li> Kiriş bölücülerin ve ek aynalar kullanarak MIM diyot dedektör üzerine kendi alçak basınç floresan referans hücre veya eş-doğrusal ya iki CO 2 referans lazerler radyasyon yönlendirin. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer radyasyonun algılanması. <ol><li> Standart bir metal cila kullanarak her birkaç gün Nikel tabanı Lehçe. </li><li> Bakır sonrası içine 25 mikron tungsten tel kıvırın ve Yapılandr içine tel bükmekation Şekil 3&#39;te gösterilen. </li><li> Bu radyasyon 10 ila 20 dalga boyları ölçülen arasında olacak şekilde telin uzunluğunu ayarlayın. </li><li> Elektrokimyasal çözeltiye bir voltaj (5 VAC yaklaşık 3.5) uygulanarak doymuş bir sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi içinde tel ucu etch. </li><li> Yeniden etch bir düşük voltaj (az 1 VAC) ile ucu. Bu telin ucu pürüzlü ve diyodun performansını artırır. </li><li> Damıtılmış su ile tel durulayın. </li><li> Tel kuruduktan sonra MIM diyodun yuvaya bakır direkte yerleştirin. </li><li> Ince bir vida ve seviye sistemi kullanılarak Nikel tabanı ile temas teli yerleştirin. Tespit ve uzak-kızıl ötesi lazer radyasyonu ölçerken, 100 ve 500 Ω arasındaki diyot boyunca bir direnç elde İletişim tipik olarak kullanılır. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer radyasyonu Üretimi. <ol><li> Belirli bir lazer em CO 2 lazer pompası ayarlayınission, örneğin., 9 P 36. </li><li> Kiriş durağı maksimum yoğunluğu elde etmek için ileri geri CO 2 pompa lazer mikrometre düğmesini çevirin. </li><li> Kiriş durağı maksimum yoğunluğu elde etmek için CO 2 pompa lazerin ızgaranın eğimini ayarlayın. </li><li> CO 2 pompa lazer çıkış gücü ışın durağı optimize görünene kadar tekrarlayın 2.4.2 ve 2.4.3 numaralı adımları. </li><li> CO 2 pompa lazer yolundan ışın durdurmak çıkarın. </li><li> Açın ve CO 2 pompa lazer ışın yoluna optik helikopter hizalayın. </li><li> Uzak kızılötesi lazer boşluğuna uzak kızılötesi lazer ortamı tanıtmak için CH 2 F 2 silindir üzerindeki valfi açın. </li><li> Pa elde edilir, yaklaşık 10 bir basınca kadar giriş hattı üzerindeki ölçüm valfini ayarlayın. Not: sistematik uzak kızılötesi lazer c tarayarak bir yolu olarak kullanılan bu yana sadece yaklaşık basınç gereklidiravity. </li><li> Çıkış bağlayıcının konumunu belirler, öyle ki en dış ucu bir lazer boşluğunun dış kalibre edilmiş bir skala ile gösterildiği gibi, lazer boşluğunun orta yaklaşık 1 cm&#39;dir. Not: sistematik uzak kızılötesi lazer boşluğu tarayarak bir yolu olarak kullanılan bu yana sadece yaklaşık yeri gereklidir. </li><li> Ileri geri kalibre mikrometre ayar düğmesi çevrilerek yaklaşık 0,25 mm aralıklarla hareketli uzak kızılötesi lazer ayna konumunu ayarlayın. Aynı anda ayar CO 2 pompa lazerin piezoelektrik transdüser (PZT) genelinde uygulanan gerilimi değiştirerek kendi kazanç eğrisi sayesinde CO2 lazer pompası sıklığı. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse, çıkış bağlayıcı ile adım 2.4.10 ucu lazer dışında bir kalibre ölçekte gösterdiği gibi, lazer boşluğunun ortasında yaklaşık 1.5 cm olduğu bir sonraki pozisyona hareket tekrar oyuk. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse, çıkış bağlayıcı ile adım 2.4.10 ucu lazer dışında bir kalibre ölçekte gösterdiği gibi, lazer boşluğunun ortasında yaklaşık 2 cm olduğu bir sonraki pozisyona hareket tekrar kavite. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse giriş hattında ölçüm vanası ile düzeltilmiş, tekrar yaklaşık 19 Pa uzak kızılötesi lazer basıncı 2.4.12 ile 2.4.9 yineleyin. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse giriş hattında ölçüm vanası ile düzeltilmiş, tekrar yaklaşık 27 Pa uzak kızılötesi lazer basıncı 2.4.12 ile 2.4.9 yineleyin. </li><li> Sinyal osiloskop ekranında görülürse, CO 2 pompa lazer yoluna ışın durak eklemek ve yaklaşık 0 Pa uzak kızılötesi lazer basıncı kadar CH 2 F 2 silindir üzerinde vanasını kapatın. </li><li> CO 2 pompası ayarlayınBir sonraki lazer emisyonu lazer, örneğin, 9 P 34, ve 2.4.4 arasındaki adımları 2.4.2 kullanarak çıkış gücünü optimize eder. </li><li> CO 2 pompa lazer tarafından oluşturulan tüm emisyon kullanılmaktadır yineleyerek 2.4.16 ile 2.4.5 yineleyin. Uzak kızılötesi lazer hatları ararken, frekanslar adım 1.2&#39;de tanımlanan herhangi bir emilim bölgeleri ile üst üste CO 2 lazer pompası emisyonları üzerinde bir odak koyun. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer emisyonlarını Karakterizasyonu. <ol><li> Uzak kızılötesi lazer bir emisyon çıkış gücü maksimize kadar aynı anda uzak kızılötesi lazer ortamının basıncı, CO 2 pompa lazerin PZT uygulanan gerilim ve çıkış coupler konumunu ayarlamak (maksimum tepe sı ile belirlenir Şekil 4&#39;e benzer osiloskop üzerine görüldüğü gibi, MİM diod detektörü pik sinyali). </li><li> Uzak kızılötesi lazer emisyon gözlenen kadar komparatör saat yönünde çevirinosiloskop ekran. Komparatör konumunu kaydedin. </li><li> Aynı uzak kızılötesi lazer emisyonuna karşılık ek bir 20 modları için komparatör saat yönünde çevirin. Komparatör konumunu kaydedin. </li><li> Adımlarla 2.5.2 ve 2.5.3 komparatör konumunu çıkarın. Uzak kızılötesi lazer emisyon dalga boyu elde etmek için 10 ile bu farkı bölün. </li><li> 2.5.4 arasındaki adımları beş kez toplam 2.5.2 Tekrar ve uzak kızılötesi lazer ışınımının dalga boyu ortalama. En az 20 bitişik uzunlamasına modları geçme ile ölçülen ortalama lazer dalgaboyları ± 0.5 um bir sigma belirsizlik vardır. </li><li> Bir altın tel-ızgara polarize (394 satır / cm) veya Brewster polarize kullanarak, CO 2 pompa radyasyona göreli uzak kızılötesi lazer ışınımının kutuplaşmayı, ölçün. </li></ol></li></ol> 3. Uzak Kızılötesi Lazer Frekanslar Belirlenmesi <ol><li> BelirlemekCO 2 referans lazer emisyonlarını ing. <ol><li> Onun ölçülen dalga dayalı uzak kızılötesi lazer ışınımının frekansı hesaplayın. </li><li> Frekans farkı uzak kızılötesi lazer emisyon 40 hesaplanan frekans birkaç GHz içinde CO 2 referans lazer hatları setleri tanımlayın. Bu tür ölçümler için kullanılan tipik bir listesi Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. </li></ol></li><li> Heterodyne yendi sinyali aranıyor. <ol><li> CO 2 referans lazer çizgilerinin ilk seti belirlenmesi ve kendi lazer emisyonu her CO 2 referans lazer ayarlayın. </li><li> Adımları 2.4.4 ile 2.4.2 ve monitör güç ölçer kullanılarak her CO 2 referans lazer çıkış gücünü optimize edin. <ol><li> Gösterilen monitör güç ölçer ile ölçülen her CO 2 referans lazer güç yaklaşık mW 100 olduğunu, böylece dahili veya her referans lazer harici ya bir iris ayarlamaŞekil 2. </li></ol></li><li> CO 2 referans lazerler radyasyon engeli kaldırma sırasında ışın durağı kullanarak CO 2 pompa lazer radyasyonu engelleme. </li><li> Açın ve CO 2 referans lazerler co-lineer ışın yoluna optik helikopter hizalayın. </li><li> Osiloskop çıktı gözlemleyerek, benzer Şekil 5&#39;e ise maksimum pik-tepe gerilimi için çeşitli aynalar, kiriş bölücülerin kullanarak MIM diyot dedektör üzerinde her CO 2 emisyonu referans lazer ve 2.54 cm odak uzaklığı ZnSe dışbükey merceği Optimize . </li><li> CO 2 pompa lazer radyasyonu engeli kaldırma sırasında ışın durağı kullanarak CO 2 referans lazerler radyasyon engelleyin. </li><li> Yeniden optimize uzak kızılötesi lazer emisyon osiloskop görüldüğü gibi maksimum tepe-tepe gerilim vardır, böylece gerekli CO 2 lazer pompası ve uzak kızılötesi lazer. </li><li> Bağlantıyı kes tO osiloskoptan diyot dedektör çıkış MIM ve kimin çıktı bir spektrum analizör üzerinde gözlenen bir amplifikatör bağlayın. </li><li> CO 2 referans lazerler radyasyon engelini kaldırmak. </li><li> CO 2 pompa ve referans lazerler modüle optik helikopterlere çıkarın. </li><li> 40 MHz yayılma üzerinde spektrum analizi ayarlayın ve manuel spektrum analizörü ayar düğmesini kullanarak bu frekans aralığını tarayarak 1.5 GHz artışlarla yendi sinyali arayın. </li><li> Hiçbir yendi sinyali görülürse, amplifikatör gelen MIM diyodun çıkışını kesmek ve osiloskop bağlayın. </li><li> CO 2 referans lazerler radyasyonu engellemek ve CO 2 pompa lazer yoluna optik helikopteri yeniden takın. </li><li> Spektrum analizörü 0 ile 12 GHz arasındaki yendi sinyali aramak için kullanılır olmuştur yineleyerek gerekli 3.2.13 ile 3.2.2 yineleyin. </li><li> Hiçbir yendi sinyali görülürse, repeyendi sinyali gözlenen veya CO 2 referans lazer çizgileri tüm olası kümeleri, ya kadar CO 2 referans lazer çizgileri başka bir dizi ile 3.2.14 adımda 3.2.2 de bitmiştir. </li></ol></li><li> CO 2 referans frekansları Dengeleyici. <ol><li> Kendi ilgili floresan referans hücresinden sinyal Şekil 6&#39;da gösterilen Kuzu dip merkezinde, ve böylece ilk CO 2 referans lazerin PZT V 0 ile 900 bir gerilim uygulayın Şekil 7&#39;de olduğu gibi bir osiloskop üzerinde görüldüğü gibi. </li><li> O Kuzu dip merkezine kilitli kalır, böylece özel inşa kilit-/ servo amplifikatör kullanarak ilk CO 2 referans lazerin PZT uygulanan geribesleme gerilimi etkinleştirin. </li><li> Tekrarlayın 3.3.1 ve ikinci CO 2 referans lazer için 3.3.2 yineleyin. </li><li> Görme tr, Şekil 7&#39;de olduğu gibi, bir osiloskop üzerinde pre-amp çıkışını izlemekEmin referans lazerler kilitli kalır. </li></ol></li><li> Yendi frekansının ölçülmesi. <ol><li> Spektrum analizör ekranda yendi sinyalini ortalayın ve ekrandaki boyutunu maksimize etmek olan genlik ayarlayın. </li><li> Kullanarak (her ikisi Trace 1 için açık Yazma özelliğini seçerek, Şekil 8&#39;de olduğu gibi yendi sinyalinin iki eşzamanlı izlerini görüntülemek için spektrum analizörü ayarlayın ve diğer maksimum sinyal kaydedebilirsiniz ise anlık sinyal gösterecektir 2. One iz sürebilirsiniz İkinci iz için spektrum analizörü üzerinde Max Hold özelliği). </li><li> Belirli bir oyuk modu için ileri ve geri kazanım eğrisi boyunca uzak kızılötesi lazer boşluğuna üzerinde mikrometre düğmesini çevirin. </li><li> Simetrik desen elde edilir kez ikinci (Maks Tut) iz dondurmak için spektrum analizör görüntüleme özelliğini kullanın. </li><li> Biraz uzak kızılötesi lazer boşluğunun uzunluğunu azaltmak için komparatör saat yönünde çevirin. Aynı anda subs gözlemlemeknedeniyle uzak kızılötesi lazer sıklığı bu hafif artış spektrum analizörü yendi frekansında küçük kayma equent. </li><li> Spektrum analizi Delta özelliği ile Marker fonksiyonunu kullanarak simetrik desen (Maks Tut iz) yarısı maksimum noktalarında tam genişlikte işaretçileri yerleştirin. </li><li> Spektrum analizör üzerinde Dizisi Çifti özelliğini kullanarak yendi sinyalinin merkez frekansını ölçün. </li><li> Tekrarlayın 3.4.7 ile 3.4.1 numaralı adımları. </li><li> Merkez frekansından her lazer kilidini ve her CO 2 referans lazer yeniden optimize etmek her CO 2 referans lazer / servo amplifikatörü kilidi ayırın. </li><li> 3.3.4 adımları 3.3.1 kullanarak referans lazerler yeniden kilitleyin. </li><li> Tekrar 6 ölçümün toplam 3.4.10 ile 3.4.1 adımları tekrarlayın. Tamamlandığında, merkez frekansından her CO 2 referans lazer kilidini. </li><li> Bu yendi frekansları kullanan uzak kızılötesi lazer ışınımının revize frekansını hesaplayınızları, CO 2 referans lazer çizgilerinin ikinci set için doğru bir tahmin elde etmek. </li><li> Frekans farkı uzak kızılötesi lazer emisyonu için hesaplanan frekans birkaç GHz içinde CO 2 referans lazer çizgileri farklı bir dizi tanımlayın. </li><li> MIM diyot dedektör CO 2 referans lazer çizgilerinin sonraki seti optimize etmek ve gerekli 3.2.15 adımları 3.2.2 kullanarak yendi sinyal elde. </li><li> 3.3.4 adımları 3.3.1 kullanarak CO 2 referans lazer çizgilerinin yeni bir dizi kilitleyin. </li><li> Tekrar 6 ölçümün toplam 3.4.10 ile 3.4.1 adımları tekrarlayın. Tamamlandığında, merkez frekansından her CO 2 referans lazer kilidini. </li><li> Ekle ışın CO 2 pompa ve referans lazer yolları içine durur. </li></ol></li><li> Uzak kızılötesi lazer frekansı hesaplanması. <ol><li> Olmak ölçülen kullanarak, FIR ν, bilinmeyen uzak kızılötesi lazer frekansını hesaplayınızilişki yoluyla frekansta FIR = | demeti tarafından CO2 (I) &#39;in -ν CO2 (II) | ± | ν yendi | Denk. 1 burada | demeti tarafından CO2 (I) &#39;in -ν CO2 (II) | ν yendi | | iki CO2 referans lazerler ve tarafından sentezlenen fark frekans büyüklüğüdür yendi frekans büyüklüğüdür. Denklem ± işaret. 1 Aşama 3.4.5 deneysel olarak tespit edilir. </li><li> Ortalama bir frekans elde edilir ve hesaplamakbelirsizlik. </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.

Bazı ek tartışma gerektiren protokolü içinde birkaç kritik adımlar vardır. Uzak kızılötesi lazer dalga boyu ölçerken adım 2.5.3 de belirtildiği gibi, bu kullanılıyor uzak kızılötesi lazer ışınımının aynı modunu sağlamak için önemlidir. Bir uzak kızılötesi lazer dalga boyu birden fazla modu (örneğin, TEM 00, vb TEM 01) lazer kavitesi içinde oluşturulabilir ve böylece uygun olarak boşluğa yakın modları dalga boyu 13,29 ölçmek ...

Uzak kızılötesi lazer frekans ölçümü ilk hocker tarafından gerçekleştirilen ve 1967 yılında ortak çalışanlar Onlar mikrodalga sinyalinin yüksek mertebeden harmonik ile karıştırılarak direkt deşarj hidrojen siyanür lazerden 311 ve 337 mikron emisyonları için frekansları ölçüldü bir silikon diyot 1. Yüksek frekansları ölçmek için, lazer ve harmonik karıştırma cihazları bir zincir lazer harmonikler 2 üretilmesi için kullanılmıştır. Sonunda, iki lazer gerekli farkı 3,4 frekansları sentezlenmesi için seçildi (CO2), karbon dioksit stabilize. Bugün 4 THz kadar uzak kızılötesi lazer frekansları iki tarafından üretilen fark frekansı yalnızca ilk harmonik kullanarak bu teknik ile ölçülebilir CO 2 referans lazerler stabilize. Daha yüksek frekans lazer emisyonları, aynı zamanda, örneğin metanol izotopologlarının KKH 2 9 THz lazer emisyonu gibi, ikinci harmonik kullanılarak ölçülebilmektedir OH ve CH 3 </sub&gt; 18 OH. Yıllar boyunca 5,6, lazer frekansları doğru ölçüm bilimsel deneyler 7,8 bir dizi etkiledi ve Paris&#39;te Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından metrelik yeni bir tanımının kabulü izin verdi 1983. 9-11 Anlatılanlar gibi Heterodin teknikleri, optik olarak pompalanır molekül lazerler tarafından oluşturulan uzak kızılötesi lazer frekansları ölçümünde son derece faydalı olmuştur. Chang ve Bridges 12 optik pompalanan moleküler lazer keşfinden beri, optik binlerce uzak kızılötesi lazer emisyonları lazer medyanın çeşitli oluşturulacak olan pompalanır. Optik bir CO2 lazerle pompalanır Örneğin, diflorometan (CH2F 2) ve bunun izotopologlarının 250 üzerinden lazer emisyonu üretir. . Onların dalga boyları yaklaşık 95.6 1714.1 um 13 arasında değişmektedir - </s18 -&gt; 15 kadar bu lazer emisyonlarının yaklaşık% 75&#39;i birkaç spektroskopik 16 atanmış ise kendi frekansları ölçülmüş oldu. Bu lazerler, ve bunların doğru ölçülen frekanslar, yüksek çözünürlüklü spektroskopi ilerlemesinde önemli bir rol oynamıştır. Onlar lazer gazların kızılötesi spektral çalışmalar için önemli bilgiler sağlar. Genellikle bu lazer frekansları genellikle absorpsiyon spektrumları 19 doğrudan erişilemez heyecanlı titreşim devlet kademeleri arasındaki bağlantıları sağlar, çünkü kızılötesi ve uzak kızılötesi spektrumu analizi doğrulamak için kullanılır. Onlar da lazer manyetik rezonans tekniği ile 20 geçici, kısa ömürlü serbest radikalleri araştıran çalışmalar için birincil radyasyon kaynağı olarak hizmet vermektedir. Bu son derece hassas bir teknikle, paramanyetik atomların, moleküllerin dönme ve Ro-titreşim Zeeman spektrumları ve moleküler iyonlar olabilir r ileecorded bu serbest radikaller oluşturmak için kullanılan reaksiyon, fiyat araştırma yeteneği ile birlikte incelenmiştir. Şekil 1 &#39;de gösterilen, bu çalışma, bir optik olarak pompalanır molekül lazer olarak, difluorometan, uzak-kızıl ötesi lazer radyasyonu oluşturmak için kullanılmıştır. Bu sistem, bir sürekli dalga (CW) CO2 lazer pompası ve uzak kızılötesi lazer boşluğunun oluşur. Uzak kızılötesi lazer boşluğuna iç ayna, boşluğun sonunda sona eren kalan pompa radyasyon saçılma önce yirmialtı yansımaları geçiyor, cilalı bakır boru aşağı CO 2 lazer radyasyonu yönlendirir. Bu nedenle, uzak kızılötesi lazer ortamı enine pompalama geometri kullanılarak heyecanlı. Lazer eylemi oluşturmak için çeşitli değişkenler bazı aynı anda ayarlanır, ve lazer radyasyonu görülmektedir kez tüm sonradan optimize edilmiştir. Bu deneyde, uzak kızılötesi lazer radyasyonu, bir metal-insu ile izlenirlator metal (MIM) nokta temaslı diyot dedektör. MIM diyot dedektör 1969&#39;dan beri 21 lazer frekans ölçümleri için kullanılır olmuştur - lazer frekans ölçümleri ise 23, MIM diyot dedektör diyot iki veya daha fazla radyasyon kaynakları olayla arasındaki harmonik karıştırıcıdır. MİM diyot detektör, bir optik, parlak nikel tabanı 24 temas eden bir keskinleştirilmiş tungsten telden oluşur. Nikel bazlı yalıtım tabakası olan bir doğal olarak meydana gelen ince bir oksit tabakası vardır. Başlangıçta Referans tarif edilen metot ile 27 - bir lazer emisyonu tespit edildi sonra frekans üç lazer heterodin tekniği 25 kullanılarak ölçülmüştür ise, Dalgaboyu, polarizasyon, gücü ve optimum çalışma basıncı kaydedilmiştir. 4. Şekil 2 iki ek cw CO 2 referans lazerler bağımsız frekans sta sahip optik pompalanan moleküler lazer gösterirHarici, düşük basınçlı referans hücresinden 28 4.3 mikron floresan sinyalinde Kuzu daldırma kullanan bilization sistemleri. Bu yazının uzak kızılötesi lazer emisyonları yanı sıra kendi dalga boyunu tahmin ve doğru kendi sıklığını belirlemede yönteme aramak için kullanılan işlem özetlenmektedir. Üç lazer heterodin tekniği ile ilgili Özellikleri yanı sıra, çeşitli bileşenler ve sistemin çalışma parametreleri referans 4, 25-27, 29, ve 30 ile birlikte Ek Tablo A&#39;da bulunabilir.

<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

Üretim ve uzak kızılötesi radyasyon sonraki ölçümü yüksek çözünürlüklü spektroskopisi, radyo astronomi ve Terahertz görüntüleme sayısız uygulamaları bulmuştur. Yaklaşık 45 yıldır, tutarlı, uzak kızılötesi radyasyon nesil optik pompalanan moleküler lazer kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Uzak kızılötesi lazer ışınımı tespit edildiğinde, bu lazer emisyonları frekansları üç lazer heterodyne tekniği kullanılarak ölçülür. Bu teknik ile, optik olarak pompalanır molekül lazer bilinmeyen frekansı iki stabilize kızılötesi referans frekansları arasındaki fark frekansı ile karıştırılır. Bu referans frekansları bağımsız karbondioksit lazerler tarafından oluşturulan, her biri bir harici, düşük basınçlı referans hücresinden floresan sinyali kullanılarak stabilize. Bilinen ve bilinmeyen lazer frekansları arasında ortaya çıkan yendi olan çıkış spec gözlenen bir metal-yalıtkan-metal nokta temaslı diyot dedektör tarafından izlenirSpektrum analizör. Bu lazer emisyonları arasındaki yendi frekans sonradan ölçülen ve bilinmeyen uzak kızılötesi lazer frekansını hesaplamak için bilinen referans frekansları ile birleştirilir. Bu teknik ile ölçülür lazer frekansları için elde edilen bir sigma fraksiyonel belirsizlik Doğru uzak kızılötesi lazer emisyonları sıklığını belirlemek., 10 7 ± 5 parçalar genellikle diğer ölçümler için referans olarak kullanıldığı gibi, yüksek olduğu gibi, kritik Lazer manyetik rezonans kullanılarak serbest radikallerin -resolution spektroskopik incelemeleri. Bu araştırma, diflormetan, CH2F 2 bir parçası olarak, uzak-kızıl ötesi lazer ortamı olarak kullanılmıştır. Bütün sekiz uzak kızılötesi lazer frekansları 0.359 den 1,273 THz kadar frekansları ile ilk kez ölçüldü. Bu lazer emisyonu Üç Bu soruşturma sırasında keşfedilen ve CO 2 ile ilgili optimal çalışma basıncı, kutuplaşma ile raporlanır </sub&gt; lazer ve gücünü pompa.

Bahsedildiği gibi, bir uzak kızılötesi lazer emisyonu için bildirilen frekans CO2 referans laser hatlardan en az iki farklı setleri ile gerçekleştirilen en az on iki ölçümün bir ortalamasıdır. Tablo 2 kullanıldığında 235,5 um lazer emisyonu için kaydedilen veriler özetlenmektedir 9 P 04 CO 2 lazer pompası. Bu uzak kızılötesi lazer emisyonu için yendi frekans ondört bireysel ölçümler kaydedildi. 9 R 10 ve 9 P 38 CO 2...

Watch this Scientific Journal Video about Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies at JoVE.com

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.

Uzak-kızılötesi lazer Emisyonları ve Bunların Frekansları ölçülmesi Karakterizasyonu

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

characterizing-far-infrared-laser-emissions-measurement-their

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Engineering

Electronic Structure of Atoms

SCIENTISTS IN ACTION

11.9K Görüntüleme.  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.

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

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.

Moleküler Konformatörlerin ve Kümelerin Mekansal Ayrımı

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

Mühendislik

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.

Ölçme ve Atomik Hidrojen ve iki atomlu moleküler AIO, C Analizi<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, ve TiO Spectra takiben lazer kaynaklı Optik Dağılımı

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.

Metan Emisyonları Niceleme Tasarım ve Tam Debi Örnekleme Sistemi (FFS) Kullanımı

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.

Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

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.

Poli (etilen glikol) Diacrylate damlacıklar yoluyla yarı-3 boyutlu akış odaklanarak mikrosıvısal cihazlar boyutu kontrol nesil

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.

Temassız Rezonans Kavite Dielektrik Spektroskopik Çalışmalar için Yöntem Geliştirme Selülozik Kağıt

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.

Taşınabilir DownToTen Örnekleme Sistemi Kullanılarak Alt-23 Nanometre Gerçek Sürüş Parçacık Numarası Emisyonlarının Ölçülmesi

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).

3D Baskı - 3D Baskı Kaleminin Parçacık Emisyonlarının Değerlendirilmesi

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.

Kişisel Koruyucu Ekipmanlar için Polimerik Nano-Kompozit Liflerin Çözelti Üfleme İpliği

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.

Düşük maliyetli, fiber bağlantılı ve hava aralıklı Fabry-Pérot etalon imalatı

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