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

Projektet stöddes delvis av National Science Foundation och av Air Force Research Laboratory genom KONTAKT programmet.

1. Sensor design och tillverkning <ol><li> Utforma en vågledare med parallella plattor med en eller flera integrerade håligheter (eller &quot;spår&quot;). Se figur 1 och 2. Geometri kan baseras på den som ges i våra tidigare publikationer 8,9 eller specialutformat för den aktuella applikationen. Följande allmänna riktlinjer föreslås: <ol><li> Platta Spacing: I detta experiment en platta avstånd av 1 mm används för effektiv koppling till TE1 läge utan behov av ...

<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 bör noteras att brytningsindex för vätskan under test bestäms endast vid frekvensen av kaviteten resonans, inte över en bred bandbredd. Detta har några distinkta fördelar. Först, även om våra mätningar har utnyttjat ett bredband terahertz källa för karakterisering ändamål, kan en bygga även en motsvarande avkänning system med en enda frekvens THz källa med endast en begränsad grad av frekvens avstämbarhet, ett tillvägagångssätt som kan vara mycket billigare och mer kompakt. Det andra, kan den ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet av reagenset </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (tillval) </td></tr><tr><td> 10 il spruta </td><td> Hamilton </td><td> 80.314 </td><td> Hög precision spruta </td></tr><tr><td> Flytande alkaner </td><td> Acros Organics </td><td></td><td> Prover för kalibrering och provning </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Ingen specifik utrustning krävs. Lämpliga testmaterial och lösningsmedel lämnas till försöksledaren gottfinnande. De med hög precision sprutor som används i detta förfarande är listade i tabellen nedan, men försöksledaren kan vilja använda sprutor i en annan volym eller design, inklusive digitala sprutor för förbättrad noggrannhet. Testet alkaner som används i detta experiment anges också. </td></tr></tbody></table>

terahertz microfluidic sensing using a parallel-plate waveguide sensor

Brytningsindex (RI) avkänning är en kraftfull icke-invasiv och etikett-fri avkänning teknik för identifiering, spårning och övervakning av mikroflödessystem prover med ett brett utbud av möjliga sensor konstruktioner såsom interferometrar och resonatorer 1,2. De flesta av de befintliga RI avkänning program fokuserar på biologiska material i vattenlösningar i synliga och IR-frekvenser, såsom DNA-hybridisering och genomet sekvensering. Vid terahertz frekvenser applikationer inkluderar kvalitetskontroll, övervakning av industriella processer och avkänning och applikationer upptäckt involverar opolära material. Flera potentiella design för brytningsindex sensorer i terahertz regimen finns, bland fotoniska kristaller vågledare 3, asymmetriska split-ring resonatorer 4 och fotoniska band strukturer gap integreras i parallella plattor vågledare 5. Många av dessa konstruktioner är baserade på optiska resonatorer, såsom ringareller håligheter. Resonansfrekvenserna för dessa strukturer är beroende på brytningsindex hos materialet i eller runt resonatom. Genom att övervaka förändringar i resonansfrekvens brytningsindex hos ett prov kan mätas noggrant och detta i sin tur kan användas för att identifiera ett material, övervaka kontaminering eller utspädning, osv Sensorn design vi använder här är baserad på en enkel vågledare med parallella plattor 6,7. En rektangulär skåra bearbetas till en face fungerar som en resonanskavitet (figurerna 1 och 2). När terahertz strålning kopplas in i vågledaren och utbreder sig i den lägsta ordningens tvärgående elektriska (TE 1)-läget är resultatet en enda stark resonans funktionen med en avstämbar resonansfrekvens som beror på geometrin av spåret 6,8. Detta spår kan fyllas med opolära vätskeformiga mikroflödessystem prov som orsakar en förändring i den observerade resonansfrekvensen som beror på mängden liquid i spåret och dess brytningsindex 9. Vår teknik har en fördel framför andra terahertz tekniker i sin enkelhet, både i tillverkning och implementering, eftersom förfarandet kan åstadkommas med vanlig laboratorieutrustning utan behov av ett rent rum eller någon speciell tillverkning eller experimentella tekniker. Det kan också lätt utvidgas till flera kanaler drift genom införlivandet av flera spår 10. I den här videon kommer vi att beskriva vårt kompletta försöksförfarande, från utformningen av sensorn till dataanalys och bestämning av provets brytningsindex.

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

Förfarandet för att genomföra ett brytningsindex sensor för terahertz frekvenser baserade på en spårad vågledare med parallella plattor geometri beskrivs här. Metoden ger en mätning av brytningsindex av en liten volym av vätska genom övervakning av förskjutningen i resonansfrekvensen hos vågledarstrukturen

Terahertz Mikroflödessystem Sensing Använda en vågledare med parallella plattor 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

Konstruktion, tillverkning, och experimentell karakterisering av Plasmoniska photoconductive terahertz sändare

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

Hur man bygger en vakuumFjädertransportförpackning för Spinning Rotor Mätare

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

Tillverkning av Nanopillar-Based delad ring resonatorer för förskjutningsström medierade resonanser i terahertz Metamaterial

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 glödtrådar för användning i Sub-Diffraction-begränsad Imaging och fjärranalys

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 och karakterisering protokoll för nyligen strukna bröstcancertumörer

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

Mätning Sub-23 Nanometer Verklig drivande partikel nummer utsläpp med hjälp av den bärbara DownToTen provtagningssystem

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

Mekanoluminescerande visualisering av sprickutbredning för gemensam utvärdering

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

Tillverkning av en billig, fiberkopplad och luftfördelad 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 

Mikrofluidiska kanalbaserade mjuka elektroder och deras tillämpning i kapacitiv tryckavkänning

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. ...