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 prosjektet ble støttet i en del av National Science Foundation og ved Air Force Research Laboratory gjennom kontakt programmet.

1. Sensor design og fabrikasjon <ol><li> Utforme en parallell-plate bølgeleder med en eller flere integrerte hulrom (eller &quot;riller&quot;). Se figurene 1 og 2. Geometri kan være basert på det som er gitt i våre tidligere publikasjoner 8,9 eller spesielt utformet for den aktuelle applikasjonen. Følgende generelle veiledende prinsippene er foreslått: <ol><li> Plateavstand: I dette forsøk en plateavstand på 1mm brukes for effektiv kobling til TE1 modus uten behov f...

<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 bør bemerkes at brytningsindeksen for væsken under test bestemmes bare ved frekvensen av hulrommet resonans, ikke over en bred båndbredde. Dette har noen klare fordeler. Først, selv om våre målinger har gjort bruk av en bredbåndstilkobling terahertz kilde for karakterisering formål, kunne man også bygge en tilsvarende sensing system med en enkelt-frekvens THz kilde med bare en begrenset grad av frekvens tunability, en tilnærming som kan være mye billigere og mer kompakt. Sekund, kan det sensing tilnærmin...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navnet på reagensen </td><td> Selskapet </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valgfritt) </td></tr><tr><td> 10 pl sprøyte </td><td> Hamilton </td><td> 80314 </td><td> Høy presisjon sprøyte </td></tr><tr><td> Flytende alkaner </td><td> Acros Organics </td><td></td><td> Prøver for kalibrering og testing </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Ingen spesifikk utstyr kreves. Egnede testmaterialene og løsemidler overlates til eksperimentator skjønn. De med høy presisjon sprøyter som brukes i denne prosedyren er oppført i tabellen nedenfor, men eksperimentator kan ønske å bruke sprøyter med en annen volum eller design, inkludert digitale sprøyter for forbedret nøyaktighet. Testen alkaner anvendt i dette forsøk er også oppført. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

Brytningsindeks (RI) sensing er en kraftig noninvasive og label-fri sensing teknikk for identifisering, deteksjon og overvåking av microfluidic prøver med et bredt spekter av mulige sensor design som interferometre og resonatorer 1,2. Fleste av de eksisterende RI sensing applikasjoner fokusere på biologiske materialer i vandige oppløsninger i synlige og IR frekvenser, for eksempel DNA-hybridisering og genomsekvensering. På terahertz frekvenser, bruksområder er kvalitetskontroll, overvåking av industrielle prosesser og sensing og deteksjon søknader som involverer upolare stoffer. Flere potensielle design for brytningsindeks sensorer i terahertz regime eksisterer, inkludert fotoniske krystaller waveguides 3, asymmetriske split-ring resonatorer 4 og fotoniske band gap strukturer integrert i parallell-plate bølgeledere 5. Mange av disse motiver er basert på optiske resonatorer slik som ringereller hulrom. Resonans frekvenser av disse strukturene er avhengig brytningsindeksen av materialet i eller rundt resonatoren. Ved å overvåke endringer i resonansefrekvensen brytningsindeksen av en prøve kan måles nøyaktig, og dette i sin tur kan brukes til å identifisere et materiale, overvåke kontaminering eller fortynning, osv. Sensoren motivet vi bruker her er basert på en enkel parallell-plate bølgelederen 6,7. Et rektangulært spor maskinert inn en face fungerer som en resonanskavitet (figurene 1 og 2). Når terahertz stråling er koplet inn i bølgelederen og forplanter i laveste-ordens tverrgående-elektrisk (TE 1)-modus, er resultatet en enkelt sterk resonans funksjonen med en avstembar resonansfrekvens som er avhengig av geometrien av sporet 6,8. Denne rillen kan fylles med upolare flytende microfluidic prøvene som forårsaker et skifte i den observerte resonansfrekvens som avhenger av mengden av liquid i sporet og dens brytningsindeks ni. Vår teknikk har en fordel fremfor andre terahertz teknikker i sin enkelhet, både i fabrikasjon og gjennomføring, siden prosedyren kan utføres med standard laboratorieutstyr uten behov for et rent rom eller noen spesiell fabrikasjon eller eksperimentelle teknikker. Det kan også lett utvides til flerkanals drift ved inkorporering av flere spor 10. I denne videoen vil vi beskrive vår komplette eksperimentell prosedyre, fra utformingen av sensoren til dataanalyse og bestemmelse av prøven brytningsindeks.

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

Fremgangsmåten for implementering av en brytningsindeks sensor for terahertz frekvenser basert på en rillet parallell-plate waveguide geometri er beskrevet her. Metoden gir en måling av brytningsindeksen for et lite volum av væske gjennom overvåking av skift i resonansfrekvensen for bølgelederstruktur

Terahertz Microfluidic Sensing bruker en parallell-plate 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, Fabrikasjon, og eksperimentell karakterisering av Plasmonic Photoconductive Terahertz Sendere

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 bygge en 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 ...

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

Fabrikasjon av Nanopillar-baserte Split Ring resonatorer for Displacement Nåværende mediert Resonans 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

Femtosecond Laser filamenter for bruk i Sub-Diffraction-begrenset Imaging og fjernmåling

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 protokoll for nyskåret brystkreft svulster

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 av Sub-23 Nanometer Reelle kjøring partikkelnummerutslipp ved hjelp av 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 ...

Mechanoluminescent Visualization of Crack Propagation for Joint Evaluation

Mekanoluminescerende visualisering av sprekkutbredelse for felles 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

Fabrikasjon av en billig, fiberkoblet og luftdistansert 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 kanalbaserte myke elektroder og deres anvendelse i kapasitiv trykkavkjenning

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. ...