Fabbricazione e test di impianti di intrappolamento fotoforetico automatico in miniatura

Questo protocollo consente a quasi tutti di prendere parte al processo di ricerca. Questo metodo democratizza la ricerca all'avanguardia in un modo che non è mai stato fatto prima. Il banco di prova di intrappolamento fotoforetico è economico e può essere facilmente fabbricato a differenza di molti altri carri utilizzati per l'intrappolamento fotoforetico.

Le istruzioni sono scritte in modo che chiunque possa essere coinvolto in questa tecnologia. Il nostro protocollo è focalizzato sulla creazione dei nostri banchi di prova. Alcune conoscenze precedenti di ottica o strumenti di fabbricazione possono aiutare, ma non è necessario.

Inizia la configurazione dei carri di legno posizionando il pezzo di base verso il basso con l'emblema a Y rivolto verso l'alto, quindi tieni i due lunghi pezzi laterali su entrambi i lati della base mentre il primo supporto laser viene fatto scorrere in posizione su un'estremità e il primo supporto per provetta sull'altra estremità. Metti due supporti elettromagnetici sul supporto della fotocamera assicurandoti che i supporti magnetici siano separati di un centimetro su ciascun lato, quindi inserisci i supporti magnetici e il supporto della fotocamera come unità accanto al supporto della prima provetta distanziati di un centimetro. Quindi, posizionare il secondo supporto della provetta dopo i supporti dell'elettromagnete, in modo che ci sia uno spazio di un centimetro tra il secondo supporto della provetta e il secondo supporto dell'elettromagnete.

Se si utilizza lo schermo luminoso o il bloccante opzionale, far scorrere lo schermo luminoso sul lato opposto rispetto al supporto della fotocamera. Far scorrere il secondo supporto laser in posizione alla distanza desiderata a seconda della lunghezza del laser. Una guida ottica può essere posizionata sotto tutti i supporti per allineare altri elementi del sistema di intrappolamento.

Il posizionamento aiuterà ad allineare l'obiettivo con il laser e la provetta. Quindi posizionare l'elettromagnete nei supporti dell'elettromagnete. Costruisci il circuito di controllo dell'elettromagnete usando un regolatore di tensione, una breadboard e alcuni fili.

Per fare ciò, posizionare il regolatore di tensione nella breadboard in modo che ogni pin sia in una fila diversa e collegare il pin di ingresso del regolatore di tensione a uno dei pin di alimentazione a cinque volt sulla scheda del microcontroller. Collegare il pin regolato del regolatore di tensione all'ingresso e all'uscita per uso generale o GPIO23 sulla scheda del microcontroller. Quindi, collegare il filo di ingresso dell'elettromagnete al pin di uscita del regolatore di tensione e il filo di uscita dell'elettromagnete a un pin di terra sul microcontroller.

Per i preparativi del test, posizionare la lente all'interno del portaobiettivo con l'aiuto di colla a caldo. Una volta fatto, posizionare il supporto dell'obiettivo sulla guida ottica e il laser nel supporto laser. Quindi, utilizzare l'obiettivo e il laser per trovare il punto focale del laser e far scorrere il supporto dell'obiettivo lungo la guida ottica fino a quando il punto focale non è centrato sull'elettromagnete.

Segna il punto focale sulla base di legno con una matita. Per preparare il sito di intrappolamento, assicurarsi che il laser sia correttamente spento, quindi utilizzare una pistola per colla a caldo per incollare un piccolo magnete a bottone della stessa polarità dell'elettromagnete sulla superficie piana della piattaforma in modo che l'elettromagnete respinga la piattaforma. Rivestire una piattaforma a sbalzo stampata in 3D in un foglio di alluminio nero per proteggere la piattaforma dalla fusione.

Dopo il rivestimento, posizionare il tipo di particella selezionato sul lato inclinato della piattaforma per il test, quindi inserire i bracci a sbalzo nel supporto circolare con il lato magnetico rivolto verso l'esterno e inserire la provetta nello stesso supporto circolare. Se fatto correttamente, il magnete toccherà quasi il vetro. Posizionare la provetta sul supporto del tubo per centrare la piattaforma sull'elettromagnete.

Il cantilever dovrebbe apparire in una posizione verso l'alto respinto dall'elettromagnete. Completa la configurazione posizionando la fotocamera nel supporto della fotocamera per catturare e osservare eventuali trappole sopra o intorno alla piattaforma. Dopo aver ricontrollato tutti i posizionamenti, iniziare il test premendo Start nell'ambiente di sviluppo o avviare il file normalmente dal terminale.

Se si utilizza l'opzione del codice alternativo, avviare il test con il comando del terminale dalla directory appropriata. Quando viene eseguito dal terminale, il comando deve includere il numero di test e il parametro su cui si concentra il test. È stato condotto un test di 10 particelle diverse per trovare la particella con il miglior tasso di intrappolamento.

Si è scoperto che le nanoparticelle di diamante e il toner della stampante erano i due migliori tipi di particelle. Un secondo test di tipo particellare è stato condotto con un sistema di rilevamento della telecamera e sono state testate le migliori quattro delle 10 particelle originali. Le nanoparticelle di diamante erano ancora le migliori, ma avevano un tasso di intrappolamento leggermente inferiore rispetto a prima.

Il tasso di intrappolamento per diversi livelli di potenza laser è stato misurato durante il test di potenza laser. È stato osservato che un'elevata potenza ottica in uscita corrispondeva a un più alto tasso di intrappolamento. Il laser a piena potenza ha avuto il più alto tasso di intrappolamento registrato per questo test.

La cosa più importante da ricordare in tutto il protocollo è la sicurezza, in particolare la sicurezza laser. Devono essere seguite adeguate linee guida sulla sicurezza laser. Questa procedura semplifica la modifica di piccole variabili.

Abbiamo testato la potenza del laser e il tipo di particelle, ma qualsiasi altra variabile come il tipo di lente potrebbe essere facilmente modificata. I ricercatori possono implementare la loro versione della tecnica per scopi accademici ed educativi. Consente alle persone di fare ricerche rapide e significative.