Name: terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor
Uploaded: 2012-08-30T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor at JoVE.com

Dette projekt blev støttet delvist af National Science Foundation og af Air Force Research Laboratory gennem KONTAKT program.

1. Sensor Design og produktion <ol><li> Designe en parallel-plade-bølgeleder med en eller flere integrerede hulrum (eller &quot;render&quot;). Se figur 1 og 2.. Geometri kan være baseret på, at i betragtning i vores tidligere publikationer 8,9 eller er specielt konstrueret til den pågældende anvendelse. Følgende generelle principper er foreslået: <ol><li> Plade Spacing: Ved dette forsøg en plade afstand på 1 mm anvendes til effektiv kobling til TE1 tilstand uden be...

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

Det skal bemærkes, at brydningsindekset for væsken under test bestemmes udelukkende ved frekvensen af ​​hulrummet resonans, ikke over en stor båndbredde. Det har et par klare fordele. Det første, selv vores målinger har gjort brug af en bredbåndsforbindelse terahertz kilde til karakteriseringsformål kunne man også bygge et tilsvarende sensing system med en enkelt frekvens THz kilde med kun en begrænset grad af frekvens justerbarhed, en tilgang, der kunne være meget billigere og mere kompakt. For det andet ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn på reagenset </td><td> Firma </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valgfrit) </td></tr><tr><td> 10 pi sprøjte </td><td> Hamilton </td><td> 80.314 </td><td> Høj præcision sprøjte </td></tr><tr><td> Flydende alkaner </td><td> Acros Organics </td><td></td><td> Prøver til kalibrering og afprøvning </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Ingen specifikke udstyr er påkrævet. Egnede testmaterialer og opløsningsmidler er overladt til eksperimentatoren skøn. Den høje præcision sprøjter anvendes i denne procedure, er anført i tabellen nedenfor, men eksperimentatoren måtte ønske at bruge sprøjter med en anden enhed eller design, herunder digitale sprøjter for forbedret nøjagtighed. Forsøgsresultaterne alkaner anvendt i dette forsøg er også angivet. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

Brydningsindeks (RI) sensing er en kraftfuld noninvasive og etiket-fri sensing teknik til identifikation, sporing og overvågning af mikrofluid prøver med en bred vifte af mulige sensor designs såsom interferometre og resonatorer 1,2. De fleste af de eksisterende RI sensing applikationer fokuserer på biologiske materialer i vandige opløsninger i synlige og infrarøde frekvenser, såsom DNA-hybridisering og genomsekvensering. Hos terahertz frekvenser, nævnes applikationer kvalitetskontrol, overvågning af industrielle processer og sensing og detektion applikationer, der involverer ikke-polære materialer. Flere potentielle motiver til brydningsindeksværdier sensorer i terahertz regime findes, herunder fotoniske krystal bølgeledere 3, asymmetriske split-ring resonatorer 4 og fotoniske båndgab strukturer integreret i parallel-plade bølgeledere 5. Mange af disse konstruktioner er baseret på optiske resonatorer, såsom ringeeller hulrum. Resonansfrekvenserne af disse strukturer afhænger af brydningsindekset for materialet i eller omkring resonatoren. Ved at overvåge ændringerne i resonansfrekvens brydningsindekset for en prøve kan måles nøjagtigt, og dette kan igen anvendes til at identificere et materiale, overvåge kontaminering eller fortynding, etc. Sensoren design vi bruger her, er baseret på en simpel parallel-plade-bølgeleder 6,7. En rektangulær rille udformet i en flade virker som et resonanshulrum (figur 1 og 2). Når terahertzstråling kobles til bølgelederen og udbreder sig i den laveste ordens tværgående elektriske (TE 1) modus, er resultatet en enkelt stærk resonant element med en indstillelig resonansfrekvens, der er bestemt af geometrien af sporet 6,8. Denne rille kan fyldes med upolære flydende mikrofluid prøver, der forårsager et skift i den observerede resonansfrekvens, der afhænger af mængden af ​​liquid i rillen og dets brydningsindeks ni. Vor teknik har en fordel frem for andre terahertz teknikker i sin enkelhed, både i fremstilling og anvendelse, idet den procedure kan udføres med standard laboratorieudstyr uden behov for et rent rum eller en særlig fremstilling eller eksperimentelle teknikker. Det kan også let udvides til multichannel drift ved inkorporering af flere riller 10. I denne video vil vi beskrive vores komplette forsøgsmetoden, fra design af sensoren til dataanalyse og bestemmelse af prøvens brydningsindeks.

Watch this Scientific Journal Video about Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor at JoVE.com

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Reglerne til gennemførelse et brydningsindeks sensor til terahertz hyppigheder baseret på en rillet parallel-plade-bølgeleder geometri er beskrevet her. Fremgangsmåden giver en måling af brydningsindekset for en lille mængde væske gennem overvågning af skift i resonansfrekvensen af ​​bølgelederstruktur

Terahertz Mikrofluidenheder Sensing hjælp af en parallel-plade Waveguide Sensor

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Design, fremstilling, and Experimental karakterisering af plasmoniske 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 ...

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

Hvordan man opbygger en Vacuum Spring-transport pakke til Spinning Rotor Målere

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

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

Fremstilling af Nanopillar-baserede split-ring resonator til forskydning Aktuelle Mediated resonanser i Terahertz Metamaterials

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

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

Femtosekund Laser filamenter til brug i Sub Diffraction Limited Imaging og Remote Sensing

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

Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

Terahertz Imaging og karakterisering protokol for frisk udskilles brystkræft tumorer

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

Måling Sub-23 Nanometer Real Kørsel Partikel nummer emissioner ved hjælp af bærbare 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 ...

Mechanoluminescent Visualization of Crack Propagation for Joint Evaluation

Mekanoluminescerende visualisering af revneudbredelse til fælles evaluering

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

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

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

Fremstilling af en billig, fiberkoblet og luftfordelt Fabry-Pérot Etalon

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

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes for Capacitive Pressure Sensing

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

Microfluidic Channel-Based Soft Electrodes and Their Application in Capacitive Pressure Sensing (Video) | JoVE 

Mikrofluidiske kanalbaserede bløde elektroder og deres anvendelse i kapacitiv trykføler;

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

Parallel Active Cantilever Arrays in AFMS to Enable High-Throughput Inspections

Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays for High-Throughput Large-Scale Sample Inspection

Author Spotlight: Introduction to Active Probe Atomic Force Microscopy with Quattro-Parallel Cantilever Arrays

An Atomic Force Microscope&#160;(AFM) is&#160;a powerful and versatile tool for nanoscale surface studies to capture 3D topography images of samples. ...