Name: high-speed optical diagnostics of a supersonic ping-pong cannon
Uploaded: 2023-03-24T13:10:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-Speed Optical Diagnostics of a Supersonic Ping-Pong Cannon at JoVE.com

यह काम IUSE: EHR कार्यक्रम के हिस्से के रूप में अंडरग्रेजुएट एजुकेशन (पुरस्कार # 2021157) के NSF प्रभाग द्वारा समर्थित है

1. पिंग-पोंग तोप (पीपीसी) का निर्माण और असेंबली
<ol><li>चित्रा 1 के अनुसार पीपीसी के सभी घटकों को इकट्ठा करें।</li>
	<li>तोप के अंदरूनी हिस्से में ऑप्टिकल जांच की अनुमति देने के लिए तोप के किनारों ?...

<ol>
	<li>Peterson, R. W., Pulford, B. N., Stein, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ping-pong+cannon:+A+closer+look.">The ping-pong cannon: A closer look.</a> The Physics Teacher. 43 (1), 22-25 (2005).</li><li>Olson, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+shock+waves+in+expansion+tube+accelerators.">The role of shock waves in expansion tube accelerators.</a> American Journal of Physics. 74 (12), 1071-1076 (2006).</li><li>Cockman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+vacuum+bazooka.">Improved vacuum bazooka.</a> The Physics Teacher. 41 (4), 246-247 (2003).</li><li>Ayars, E., Buchholtz, L. <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+the+vacuum+cannon.">Analysis of the vacuum cannon.</a> American Journal of Physics. 72 (7), 961-963 (2004).</li><li>Thuecks, D. J., Demas, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+effect+of+air-intake+aperture+size+in+the+ping-pong+ball+cannon.">Modeling the effect of air-intake aperture size in the ping-pong ball cannon.</a> American Journal of Physics. 87 (2), 136-140 (2019).</li><li>Liepmann, H. W., Roshko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Elements of gas dynamics. , (1957).</li><li>Settles, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Schlieren and shadowgraph techniques. , (2001).</li><li>Geisert, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single+mirror+schlieren+optical+system.">A single mirror schlieren optical system.</a> American Journal of Physics. 52 (5), 467 (1984).</li><li>French, R. M., Gorrepati, V., Alcorta, E., Jackson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanics+of+a+ping-pong+ball+gun.">The mechanics of a ping-pong ball gun.</a> Experimental Techniques. 32 (1), 24-30 (2008).</li><li>French, M., Zehrung, C., Stratton, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+supersonic+ping-pong+gun.">A supersonic ping-pong gun.</a> arXiv. , (2013).</li><li>French, F., Choudhuri, R., Stratton, J., Zehrung, C., Huston, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modular+supersonic+ping-pong+gun.">A modular supersonic ping-pong gun.</a> arXiv. , (2018).</li><li>Fredrick, C. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complementary+studies+on+supersonic+nozzle+flow:+heterodyne+interferometry,+high-speed+video+shadowgraphy,+and+numerical+simulation.">Complementary studies on supersonic nozzle flow: heterodyne interferometry, high-speed video shadowgraphy, and numerical simulation.</a> WIT Transactions on Modelling and Simulation. 59, 223-234 (2015).</li></ol>

हमने गेंद के वेगों के मापन के लिए ऑप्टिकल निदान के साथ-साथ पीपीसी और एक एसएसपीपीसी के निर्माण के लिए एक विधि प्रस्तुत की है और तोप के निकास के पास सदमे प्रसार के लक्षण वर्णन के लिए। मानक पीपीसी का निर्मा?...

पीपीसी एक लोकप्रिय भौतिकी प्रदर्शन है जिसका उपयोग अत्यधिक हवा के दबाव को दिखाने के लिए किया जाता है जिसके लिए लोग लगातार 1,2,3,4,5 उजागर होते हैं। प्रदर्शन में पाइप के एक खंड में एक पिंग-पोंग बॉल का प्लेसमेंट शामिल है जिसमें एक आंतरिक व्यास होता है जो गेंद के व्यास के लगभग बराबर होता है। पाइप को टेप के साथ प्रत्येक छोर पर सील कर दिया जाता है और 2 टॉर से कम के आंतरिक दबाव में खाली कर दिया जाता है। पाइप के एक छोर पर टेप पंचर हो जाता है, जो हवा को तोप में प्रवेश करने की अनुमति देता है और गेंद को लगभग 5,000 ग्राम के शिखर त्वरण का अनुभव करने का कारण बनता है। गेंद, जो अकेले वायुमंडलीय दबाव से तेज होती है, 2 मीटर की यात्रा के बाद लगभग 300 मीटर / सेकंड की गति से तोप से बाहर निकलती है।
यद्यपि पीपीसी को आमतौर पर वायुमंडलीय दबाव के एक सरल प्रदर्शन के रूप में संचालित किया जाता है, यह एक उपकरण भी है जो जटिल संपीड़ित प्रवाह भौतिकी प्रदर्शित करता है, जिसके परिणामस्वरूप कई ओपन-एंडेड छात्र परियोजनाएं हुई हैं। गेंद की गतिशीलता द्वितीयक कारकों से प्रभावित होती है जैसे कि दीवार घर्षण, गेंद के चारों ओर हवा का रिसाव, और तेज गेंद द्वारा शॉक तरंगों का गठन। गेंद का पर्याप्त त्वरण एक बड़े आयाम संपीड़न तरंग का परिचय देता है जो गेंद के सामने ट्यूब के नीचे यात्रा करता है। ये संपीड़न स्थानीय ध्वनि की गति से तेजी से यात्रा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप संपीड़न तरंग का झुकाव होता है और अंततः शॉक वेव 6 का गठनहोता है। पिछले काम ने गेंद के बीच शॉक वेव के प्रतिबिंब और ट्यूब के टेप किए गए निकास के कारण ट्यूब के निकास पर दबाव के तेजी से निर्माण और गेंद2 के बाहर निकलने से पहले टेप की परिणामस्वरूप टुकड़ी का अध्ययन किया है। सिंगल-मिरर स्क्लिरेन इमेजिंग तकनीक का उपयोग करके हाई-स्पीड वीडियो ने पीपीसी 7,8 (वीडियो 1) के निकास पर रिफ्लेक्टिंग शॉक तरंगों और टेप के अंतिम अलगाव के लिए टेप की प्रतिक्रिया का खुलासा किया है। इस प्रकार, पीपीसी हवा के दबाव के एक सरल प्रदर्शन के रूप में कार्य करता है जो सभी उम्र के दर्शकों को आकर्षित करता है और जटिल द्रव भौतिकी का प्रदर्शन करने वाले उपकरण के रूप में, जिसे प्रयोगशाला सेटिंग में बहुत विस्तार से अध्ययन किया जा सकता है।
मानक पीपीसी के साथ, पिंग-पोंग बॉल की गति ध्वनि की गति से सीमित होती है। पीपीसी का यह मूल संस्करण इस पेपर के दायरे में कवर किया गया है, साथ ही गेंद को सुपरसोनिक गति तक बढ़ाने के लिए उपयोग की जाने वाली एक संशोधित तोप के साथ। फ्रेंच एट अल द्वारा पिछले काम में, सुपरसोनिक पिंग-पोंग बॉल गति को एक अभिसरण-विचलन नोजल 9,10,11 के माध्यम से दबाव-संचालित प्रवाह का उपयोग करके प्राप्त किया गया है। यहां प्रस्तुत एसएसपीपीसी अकेले वायुमंडलीय दबाव द्वारा प्रदान की गई तुलना में पिंग-पोंग बॉल पर एक बड़ा दबाव अंतर प्रदान करने के लिए एक दबाव (ड्राइवर) पाइप का उपयोग करता है। एक पतली पॉलिएस्टर डायाफ्राम का उपयोग ड्राइवर पाइप को बॉल युक्त खाली (संचालित) पाइप से अलग करने के लिए किया जाता है। यह डायाफ्राम पर्याप्त गेज दबाव (आमतौर पर 5-70 पीएसआई, डायाफ्राम मोटाई के आधार पर) के तहत टूट जाता है, इस प्रकार पिंग-पोंग बॉल को मैक 1.4 तक गति देता है। सुपरसोनिक पिंग-पोंग बॉल एक स्थायी शॉक वेव पैदा करती है, जैसा कि हाई-स्पीड शैडोग्राफ इमेजिंग तकनीक 7,12 (वीडियो 2) का उपयोग करके देखा जा सकता है।
तोप के प्रदर्शन पर ऑप्टिकल नैदानिक अध्ययन करने के लिए एक कम शक्ति (वर्ग द्वितीय) हेने लेजर का उपयोग किया जाता है। हेन लेजर बीम को दो रास्तों में विभाजित किया गया है, जिसमें एक पथ तोप के निकास के पास ऐक्रेलिक खिड़कियों के एक सेट से गुजरता है और दूसरा पथ तोप के निकास के ठीक पीछे से गुजरता है। प्रत्येक पथ एक फोटोरिसीवर पर समाप्त होता है, और सिग्नल एक दोहरे चैनल ऑसिलोस्कोप पर प्रदर्शित होता है। तोप की फायरिंग के दौरान दर्ज किए गए ऑसिलोस्कोप ट्रेस से त्वरित पिंग-पोंग बॉल की गति और संपीड़ित प्रवाह और शॉक तरंगों दोनों के बारे में जानकारी मिलती है जो तोप से गेंद के बाहर निकलने से पहले होती हैं। प्रत्येक बीम स्थान पर 40 मिमी व्यास पिंग-पोंग बॉल की गति सीधे उस समय से संबंधित होती है जब गेंद बीम को अवरुद्ध करती है। एक संवेदनशील "चाकू-एज" शॉक डिटेक्शन सेटअप डिटेक्टर के आधे हिस्से को काले विद्युत टेप के टुकड़े के साथ कवर करके और बीम2 के केंद्र में टेप के किनारे को रखकर प्राप्त किया जाता है। इस सेटअप के साथ, अपवर्तन ग्रेडिएंट के संपीड़ित प्रवाह-प्रेरित सूचकांक द्वारा निर्मित हे-ने लेजर बीम के मामूली विक्षेपण, ऑसिलोस्कोप ट्रेस पर वोल्टेज स्पाइक्स के रूप में स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। तोप के बाहर निकलने की ओर यात्रा करने वाली शॉक तरंगें और परावर्तित शॉक तरंगें बीम को विपरीत दिशाओं में विक्षेपित करती हैं और इसलिए, सकारात्मक या नकारात्मक वोल्टेज स्पाइक द्वारा पहचानी जाती हैं।
यहां, हम एक अनुकूलित पीपीसी और एसएसपीपीसी के निर्माण और उपयोग के साथ-साथ ऑप्टिकल नैदानिक तकनीकों (चित्रा 1, चित्रा 2 और चित्रा 3) के लिए निर्देश प्रदान करते हैं। ऑप्टिकल नैदानिक तकनीकों और मापों को अध्ययन 1,2 के पिछले वर्षों के माध्यम से विकसित किया गया है।

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>15 V Current Limited Power Supply</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>0901</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2&#34; x 6&#34; Plank</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>BTR KD-HT S</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5.0&#34; 40-pin 800 x 480 TFT Display</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>1680</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Absolute Pressure Gauge</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1791T3</td>
			<td>0&#8211;20 Torr | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air Compressor</td>
			<td>Porter Cable</td>
			<td>C2002</td>
			<td>6 gallon | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Arduino UNO Rev3</td>
			<td>Arduino</td>
			<td>A000066</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ASME-Code Fast-Acting Pressure-Relief Valve 
			for Air</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5784T13</td>
			<td>Nickel-Plated, 3/8 NPT, 125 PSI Set Pressure | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black Electrical Tape</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>76455A21</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC Cable</td>
			<td>Digikey Number</td>
			<td>115-095-850-277M050-ND</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Broadband Dielectric Mirror</td>
			<td>THORLABS</td>
			<td>BB05-E02</td>
			<td>400&#8211;750 nm, &#216;1/2&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C-Clamp</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>5133A15</td>
			<td>3&#34; opening, 2&#34; reach | Quantity: 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cam Clamp</td>
			<td>Rockler</td>
			<td>58252</td>
			<td>Size: 5/16&#34;-18 | Quantity: 2 (2 pack)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Pressure Gauge</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td>DPG104S</td>
			<td>0&#8211;100 Psi Absolute Pressure, With Output and Alarms | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Pressure Gauge</td>
			<td>Omega Engineering, Inc.</td>
			<td>DPG104S</td>
			<td>0&#8211;100 Psi Absolute Pressure, With Output and Alarms | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Draw Latch</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1889A37</td>
			<td>Size: 3 3/4&#34; x 7/8&#34; | Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driver Board for 40-pin TFT Touch Displays</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>1590</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Full Faced EPDM Gasket</td>
			<td>PVC Fittings Online</td>
			<td>155G125125FF150</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gasket Material</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>9470K41</td>
			<td>15&#34; x 15&#34;, 1/8&#34; thick | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glowforge Plus</td>
			<td>Glowforge</td>
			<td>Glowforge Plus</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HeNe Laser</td>
			<td>Uniphase</td>
			<td>1108</td>
			<td>Class 2 | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High Tack Box Sealing Tape</td>
			<td>Scotch</td>
			<td>53344</td>
			<td>72 mm wide&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser Power Supply</td>
			<td>Uniphase</td>
			<td>1201-1</td>
			<td>115 V .12 A | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LM311 Comparator</td>
			<td>Digikey Electronics</td>
			<td>296-1389-5-ND</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mirror Mount</td>
			<td>THORLABS</td>
			<td>FMP05</td>
			<td>Fixed &#216;1/2&#34;, 8&#8211;32 Tap | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moisture-Resistant Polyester Film</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8567K102</td>
			<td>10&#39; x 0.0005&#34; x 27&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moisture-Resistant Polyester Film</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8567K12</td>
			<td>10&#39; x 0.001&#34; x 40&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Moisture-Resistant Polyester Film</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8567K22</td>
			<td>10&#39; x 0.002&#34; x 40&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mourtise-Mount Hinge with Holes</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1598A52</td>
			<td>Size: 1&#34; x 1/2&#34; | Quantity: 4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle Valve</td>
			<td>Robbins Aviation Inc</td>
			<td>INSG103-1P</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-Polarizing Cube Beamsplitters</td>
			<td>THORLABS</td>
			<td>BS037</td>
			<td>Size: 10 mm | Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nonmetallic PVC Schedule 40</td>
			<td>Cantex</td>
			<td>A52BE12</td>
			<td>Quantity: 2.5 m&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oatey PVC Cement and Primer</td>
			<td>PVC Fittings Online</td>
			<td>30246</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oil-Resistant Compressible Buna-N Gasket with Holes and Adhesive</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8516T454</td>
			<td>1-1/2 Pipe Size, ANSI 150, 1/16&#34; Thick | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilliscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TBS2102</td>
			<td>Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoreceiver</td>
			<td>New Focus</td>
			<td>1801</td>
			<td>125-MHz | Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ping Pong Balls</td>
			<td>MAPOL</td>
			<td>FBA_MP-001</td>
			<td>Three Star</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platform Mount for 10mm Beamsplitter and Right-Angle Prisms</td>
			<td>THORLABS</td>
			<td>BSH10</td>
			<td>4-40 Tap | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proofgrade High Clarity Clear Acrylic</td>
			<td>Glowforge</td>
			<td>NA</td>
			<td>Thickness: 1/8&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sch 80 PVC Cap</td>
			<td>PVC Fittings Online</td>
			<td>847-040</td>
			<td>Size: 4&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sch 80 PVC Pipe</td>
			<td>PVC Fittings Online</td>
			<td>8008-040AB-5</td>
			<td>Quantity: 5 ft</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sch 80 PVC Reducer Coupling</td>
			<td>PVC Fittings Online</td>
			<td>829-419</td>
			<td>Size: 4&#34; x 1-1/2&#34; | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sch 80 PVC Slip Flange</td>
			<td>PVC Fittings Online</td>
			<td>851-015</td>
			<td>Size: 1 1/2&#34; | Quantity: 3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone Sealant Dow Corning</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>7587A2</td>
			<td>3 oz. Tube, Clear | Quantity: 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel Corner Bracket</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>1556A42</td>
			<td>Size: 1 1/2&#34; x 1 1/2&#34; x 1/2&#34; | Quantity: 16</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Pump</td>
			<td>Mastercool</td>
			<td>&#160;MSC-90059-MD</td>
			<td>1 Stage, 1.5 CFM, 1/6HP, 115V/60HZ</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-speed optical diagnostics of a supersonic ping-pong cannon

पारंपरिक पिंग-पोंग तोप (पीपीसी) एक शैक्षिक उपकरण है जो अकेले वायुमंडलीय दबाव का उपयोग करके लगभग सोनिक गति तक एक खाली पाइप के नीचे एक पिंग-पोंग बॉल लॉन्च करता है। एसपीपीसी, पीपीसी का एक संवर्धित संस्करण, वायुमंडलीय दबाव से अधिक के साथ गेंद को तेज करके सुपरसोनिक गति प्राप्त करता है। हम एक अनुकूलित पीपीसी और एसएसपीपीसी के निर्माण और उपयोग के लिए निर्देश प्रदान करते हैं।
ऑप्टिकल डायग्नोस्टिक्स तोप गतिशीलता की जांच के उद्देश्य से लागू किए जाते हैं। पाइप के निकास के पास दो ऐक्रेलिक खिड़कियों के माध्यम से भेजे जाने वाले एक हेन लेजर को एक फोटोरिसीवर सेंसर पर समाप्त कर दिया जाता है। एक माइक्रोप्रोसेसर उस समय को मापता है जब बीम पिंग-पोंग बॉल द्वारा स्वचालित रूप से गेंद के वेग की गणना करने के लिए बाधित होता है। परिणाम तुरंत एक एलसीडी डिस्प्ले पर प्रस्तुत किए जाते हैं। 
एक ऑप्टिकल नाइफ-एज सेटअप सेंसर पर हेन बीम के एक अंश को काटकर शॉक तरंगों का पता लगाने का एक अत्यधिक संवेदनशील साधन प्रदान करता है। शॉक तरंगें बीम के अपवर्तन-प्रेरित विक्षेपण का कारण बनती हैं, जिन्हें फोटोरिसीवर से विद्युत संकेत में छोटे वोल्टेज स्पाइक्स के रूप में देखा जाता है। 
प्रस्तुत विधियां अत्यधिक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं और प्रयोगशाला सेटिंग में आगे की जांच के लिए अवसर प्रदान करती हैं।

यहां, हम सदमे लक्षण वर्णन और वेग माप के लिए ऑप्टिकल डायग्नोस्टिक्स के कार्यान्वयन के साथ-साथ पीपीसी और एसएसपीपीसी के निर्माण और उपयोग के लिए निर्देश प्रदान करते हैं। प्रतिनिधि प्रयोगात्मक परिणाम भी ?...

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High-Speed Optical Diagnostics of a Supersonic Ping-Pong Cannon

हम गेंद के वेगों के मापन के लिए ऑप्टिकल नैदानिक तकनीकों और तोप की फायरिंग के दौरान शॉक तरंगों के प्रचार के लक्षण वर्णन के साथ-साथ सुपरसोनिक पिंग-पोंग तोप (एसएसपीपीसी) के निर्माण के लिए एक विधि का वर्णन करते हैं।

सुपरसोनिक पिंग-पोंग तोप के उच्च गति ऑप्टिकल निदान

The traditional ping-pong cannon (PPC) is an educational apparatus that launches a ping-pong ball down an evacuated pipe to nearly sonic speeds using ...

हम गेंद की गति को मापने और शॉकवेव्स का पता लगाने के लिए ऑप्टिकल नैदानिक तकनीकों के साथ एक सुपरसोनिक पिंग पोंग तोप का निर्माण और संचालन करने के निर्देश प्रदान करते हैं। ऑप्टिकल नाइफ एज सेटअप एक लेजर बीम के छोटे, ट्रैवर्स विक्षेपण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है और तोप से जुड़े शॉकवेव्स का पता लगाने के लिए एक साधन प्रदान करता है। शुरू करने के लिए, फोटो रिसीवर और लेजर मॉड्यूल को 15 वोल्ट वर्तमान सीमित बिजली की आपूर्ति और लेजर बिजली की आपूर्ति से जोड़कर पावर दें।फिर, फोटो रिसीवर को बीएनसी केबलों का उपयोग करके ऑसिलोस्कोप के दो चैनलों से संलग्न करें। ऑप्टिकल डायग्नोस्टिक सेटअप के लिए, लेजर को गढ़े हुए तोप के लंबवत रखें, जिसमें पहली बीम पाइप के अंदर ऐक्रेलिक खिड़कियों से गुजरती है, और दूसरी तोप निकास के ठीक बाहर होती है। फोटो रिसीवर सेंसर के आधे हिस्से पर काले विद्युत टेप रखें, जिससे चाकू किनारे का झटका पहचान सेटअप बन जाए।क्लिपिंग से बचने के लिए, चाकू के किनारे पर बीम की स्थिति को समायोजित करें ताकि बेसलाइन वोल्टेज अधिकतम का लगभग 50% हो। इसके बाद, 20 मिलियन डेटा पॉइंट एकत्र करने के लिए ऑसिलोस्कोप पर सेटिंग्स समायोजित करें। डेटा अधिग्रहण दर को 500 मेगाहर्ट्ज़ पर सेट करने के लिए क्षैतिज स्केल नॉब का उपयोग करें।ट्रिगर नॉब को फोटो रिसीवर से प्राप्त सेट बेसलाइन से थोड़ा नीचे वोल्टेज पर ट्रिप करने के लिए चालू करें। पीपीसी को फायर करने से पहले कान और आंखों की सुरक्षा जरूर पहनें। तोप के निकास में एक पिंग पोंग बॉल डालें और तोप के अंत में हल्के से उड़ाएं जब तक कि यह पाइप प्रवेश द्वार के पास वैक्यूम फिटिंग से न टकरा जाए।स्क्वायर टेप के दो टुकड़ों का उपयोग करके तोप के निकास फ्लैंग और ऐक्रेलिक टोपी को सील करें। सुनिश्चित करें कि लेजर बीम चाकू के किनारे पर केंद्रित है, ट्रिगर सही ढंग से तैनात है, और पकड़ने वाला कंटेनर सुरक्षित है। पाइप को खाली करने के लिए वैक्यूम पंप को दो टॉर से कम के कम पूर्ण दबाव में चालू करें।एक बार पर्याप्त वैक्यूम तक पहुंचने के बाद, प्रवेश द्वार पर टेप को पंचर करने के लिए एक ब्रॉडहेड टिप का उपयोग करें। फायरिंग के बाद, वैक्यूम पंप को बंद करें और निकास फ्लैंग और ऐक्रेलिक कैप से किसी भी शेष टेप को हटा दें। सुपरसोनिक पीपीसी को फायर करने के लिए, ड्राइवर पाइप को एयर कंप्रेसर से जोड़ने वाले वाल्व को बंद करें और एयर कंप्रेसर टैंक भरें।गेंद को उड़ाएं, जैसा कि पहले दिखाया गया था। सुपरसोनिक पीपीसी निकास फ्लैंग को सील करने के बाद, दो रबर गैसकेट के बीच एक पतला प्रीकट पॉलिएस्टर डायाफ्राम डालें और उन्हें तोप के चालक और संचालित वर्गों के बीच रखें। चार कैम क्लैंप का उपयोग करके दो वर्गों को कनेक्ट करें।एक बार पाइप में दबाव कम हो जाने के बाद, एयर कंप्रेसर से ड्राइवर पाइप में दबाव छोड़ें, जिससे डायाफ्राम फटने तक दबाव बढ़ सकता है और ड्राइवर पाइप के भीतर संपीड़ित हवा खाली किए गए संचालित पाइप को भर देती है। सुपरसोनिक पीपीसी फायरिंग के बाद, एयर कंप्रेसर और वैक्यूम पंप को बंद कर दें। तोप से टूटे हुए पॉलिएस्टर डायाफ्राम और टेप को हटा दें।तोप फायरिंग प्रक्रिया में परिलक्षित होने वाली प्रचार शॉकवेव को समय के संबंध में वोल्टेज में बदलाव द्वारा दर्शाया गया था। एक सकारात्मक या नकारात्मक स्पाइक सिग्नल में शॉकवेव की दिशा को दर्शाता है, और वेग की गणना स्क्वायर पल्स चौड़ाई के माध्यम से की जाती है, जो बीम को काटने वाली गेंद द्वारा निर्मित होती है। तोप निकास के पास गेंद के वेग की स्वचालित गणना और प्रदर्शन करने के लिए पाइप इंटीरियर को ट्रांसवर्स करने वाले बीम से सिग्नल को संसाधित करने के लिए एक माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग किया गया था।ऑसिलोस्कोप के निशान ने सुपरसोनिक पीपीसी के दोहरे चैनल फायरिंग का प्रदर्शन किया। ऊपरी निशान निकास के पास तोप के इंटीरियर को पार करने वाली बीम का प्रतिनिधित्व करता है। जबकि निचला निशान तोप से बाहर निकलने के बाद पिंग पोंग बॉल पथ को पार करने वाली बीम से मेल खाता है।एक कटऑफ सिग्नल ने संकेत दिया कि गेंद गुजर गई और प्रत्येक बीम को बाधित किया। दबाव अंतर बनाम मैक संख्या के प्लॉट से पता चला कि 0.001 और 0.002 इंच मोटा डायाफ्राम पर्याप्त दबाव अंतर पर टूट जाता है ताकि पिंग पोंग बॉल को सुपरसोनिक गति में तेजी लाई जा सके। गेंद की गति 0.002 इंच मोटे डायाफ्राम के साथ मैक 1.3 से लगातार अधिक थी।प्रस्तुत सुपरसोनिक पिंग पोंग तोप और ऑप्टिकल डायग्नोस्टिक्स तोप के मूल्य को बढ़ाएंगे, दोनों एक प्रदर्शन उपकरण के रूप में और अनुवर्ती प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए एक उपकरण के रूप में।

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Kinematics of a Particle

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Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

लिथियम आयन बैटरियों का सिक्का कक्ष के निर्माण और परीक्षण

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

फाइबर आरेखण विधि का प्रयोग Fabricating Metamaterials

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

नैनोकणों के लिए ऑप्टिकल फँसाने

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses triangulation between matching points in two views of the same scene at different angles to compute depth.&#160;However, unlike a stereo-based method, DFP uses a digital video projector to replace one of the cameras1. The projector rapidly projects a known sinusoidal pattern onto the subject, and the surface of the subject distorts these patterns in the camera&#8217;s field of view. Three distorted patterns (fringe images) from the camera can be used to compute the depth using triangulation.
Unlike other 3D measurement methods, DFP techniques lead to systems that tend to be faster, lower in equipment cost, more flexible, and easier to develop.&#160;DFP systems can also achieve the same measurement resolution as the camera.&#160;For this reason, DFP and other digital structured light techniques have recently been the focus of intense research (as summarized in1-5). Taking advantage of DFP, the graphics processing unit, and optimized algorithms, we have developed a system capable of 30&#160;Hz 3D video data acquisition, reconstruction, and display for over 300,000 measurement points per frame6,7.&#160;Binary defocusing DFP methods can achieve even greater speeds8.
Diverse applications can benefit from DFP techniques. Our collaborators have used our systems for facial function analysis9, facial animation10, cardiac mechanics studies11, and fluid surface measurements, but many other potential applications exist.&#160;This video will teach the fundamentals of DFP techniques and illustrate the design and operation of a binary defocusing DFP system.

This video describes the fundamentals of digital fringe projection techniques, which provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;It also demonstrates the design and operation of a high-speed binary defocusing system based on these techniques.

डिजिटल फ्रिंज प्रक्षेपण तकनीक के साथ उच्च संकल्प, उच्च गति, तीन आयामी वीडियो इमेजिंग

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

पारंपरिक और होलोग्राफिक ऑप्टिकल फँसाने क्षमताओं के साथ एक उच्च संकल्प माइक्रोस्कोप का निर्माण

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The complex nature of these flows may be studied using particle image velocimetry (PIV), a laser-based imaging technique for optically accessible flows. Though many forms of PIV exist that extend the technique beyond the original planar two-component velocity measurement capabilities, the basic PIV system consists of a light source (laser), a camera, tracer particles, and analysis algorithms. The imaging and recording parameters, the light source, and the algorithms are adjusted to optimize the recording for the flow of interest and obtain valid velocity data. 
Common PIV investigations measure two-component velocities in a plane at a few frames per second. However, recent developments in instrumentation have facilitated high-frame rate (&gt; 1 kHz) measurements capable of resolving transient flows with high temporal resolution. Therefore, high-frame rate measurements have enabled investigations on the evolution of the structure and dynamics of highly transient flows. These investigations play a critical role in understanding the fundamental physics of complex flows.
A detailed description for performing high-resolution, high-speed planar PIV to study a transient flow near the surface of a flat plate is presented here. Details for adjusting the parameter constraints such as image and recording properties, the laser sheet properties, and processing algorithms to adapt PIV for any flow of interest are included.

A procedure for studying transient flows near boundaries using high-resolution, high-speed particle image velocimetry (PIV) is described here. PIV is a non-intrusive measurement technique applicable to any optically accessible flow by optimizing several parameter constraints such as the image and recording properties, the laser sheet properties, and analysis algorithms.

सतहों के पास उच्च गति कण छवि velocimetry

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds between 0 and 25 m/sec) and a spinning disk device (for examining surface speeds between 15 and 100 m/sec). The air cannon linear traverse is a pneumatic energy-powered system that is designed to accelerate a metal rail surface mounted on top of a wooden projectile. A pressurized cylinder fitted with a solenoid valve rapidly releases pressurized air into the barrel, forcing the projectile down the cannon barrel. The projectile travels beneath a spray nozzle, which impinges a liquid jet onto its metal upper surface, and the projectile then hits a stopping mechanism. A camera records the jet impingement, and a pressure transducer records the spray nozzle backpressure. The spinning disk set-up consists of a steel disk that reaches speeds of 500 to 3,000 rpm via a variable frequency drive (VFD) motor. A spray system similar to that of the air cannon generates a liquid jet that impinges onto the spinning disc, and cameras placed at several optical access points record the jet impingement. Video recordings of jet impingement processes are recorded and examined to determine whether the outcome of impingement is splash, splatter, or deposition. The apparatuses are the first that involve the high speed impingement of low-Reynolds-number liquid jets on high speed moving surfaces. In addition to its rail industry applications, the described technique may be used for technical and industrial purposes such as steelmaking and may be relevant to high-speed 3D printing.

Two experimental devices for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device and a spinning disk device. The apparatuses are used to determine optimal approaches to the application of liquid friction modifier (LFM) onto rail tracks for top-of-rail friction control.

एक चलती भूतल पर उच्च गति तरल जेट कसाव के दृश्य

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

एक नैनो ऑप्टिकल कन्वेयर बेल्ट का निर्माण और ऑपरेशन

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

मल्टीकोर फाइबर में Bragg gratings लेखन

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

कॉम्पैक्ट लेंस-कम डिजिटल होलोग्राफिक एमईएमएस निरीक्षण और विशेषता के लिए माइक्रोस्कोप

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...