米氏粒子在光纤隐逝场中的受力与运动

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:pzpsxf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于隐逝场的近场光镊能以亚接触的方式实现对粒子的捕获,已在生物学、医学以及物理学等众多领域得到了广泛运用。而光纤隐逝场光镊又以极强的空间灵活性,极低的插入损耗以及较高的驱动效率等特性受到研究者们的广泛关注。本文围绕着光纤探针型隐逝场光镊和微纳光纤型隐逝场光镊展开深入的研究。  本文首先介绍了光镊的研究背景以及近年来的发展状况,主要介绍了几种不同类型的近场光镊,并通过对比说明了光纤隐逝场光镊的特点。同时,本文从光的辐射压力出发介绍了光镊的基本原理以及粒子主要受到的散射力和梯度力。根据粒子尺寸的大小,本文介绍了分析各类粒子受力时采用的模型和计算方法,主要介绍了分析米氏粒子受力时采用的射线模型。  在模拟分析部分,本文先采用有限元法对光纤探针隐逝场的分布进行建模求解,并分析了不同锥角(包括一次锥角和二次锥角)的光纤探针对同一尺寸的粒子的捕获以及不同尺寸的粒子在同一锥角的光纤探针隐逝场中的受力,得到了能使粒子在轴向上受力达到最大时的最佳双锥角的角度。对于米氏粒子在微纳光纤隐逝场中的受力与运动部分,本文从波动理论出发,先计算光纤隐逝场的分布;再根据射线法建立米氏小球在隐逝场中受力的模型,计算了小球所受到的散射力,梯度力以及速度等,并讨论了小球与光纤间的距离,小球的半径,微纳光纤的半径对小球受力的影响,从而得到了捕获和操纵粒子时光纤半径的最优值。  在实验部分,本文分别采用静态腐蚀法和熔拉法制备光纤探针和微纳光纤,使用的光纤均是入射波长为980nm的单模光纤。在光纤探针制备部分,本文在测试了光纤纤芯和包层腐蚀速率的基础上分析了双锥角的光纤探针制备受实验温度,腐蚀时间,氢氟酸浓度以及封闭液种类的影响,进而得到了双锥角光纤探针的最佳制备方案。最后,本文分别搭建了光纤探针隐逝场光镊与微纳光纤隐逝场光镊对酵母菌捕获和操纵系统,并利用光纤探针光镊系统实现了对酵母菌的稳定捕获,为光纤光镊在生物领域的应用做了良好的铺垫。
其他文献
按照电磁感应定律,金属材料相对于磁场运动时就能产生热量,即由机械能转化为热能。将机械能转化为热能的效率不仅取决于所采用系统的结构,而且还依赖于所选取的材料。本文采用Maxwell 2D对永磁涡流致热装置进行静态电磁场有限元分析,结合气隙磁感应强度与涡流发热功率的关系,得出提高致热装置发热功率的途径:减小定转子间的空气隙;适当增加转子极的极对数;优化单个磁极的设计参数(磁极的永磁体形状、过渡磁轭厚度
表面增强拉曼散射(SERS)是一种高效的光谱检测技术,能丰富地反映分子的结构信息,因此又常被称作是分子的指纹谱。SERS技术不仅继承了常规拉曼检测的无损检测、制样简单、快速等所有优点,还克服了灵敏度低、易受荧光干扰等缺点,对拉曼信号的增强高达105-106,对待测物质的检测甚至可以达到10-14 mol/L以下的单分子水平。用来制备SERS基底的材料包括金(Au)、银(Ag)、铜等贵金属,其中Ag
在科学领域的各个方面,温度是最基础的物理量之一,它的精确测量和标定在科学研究、技术应用以及工业等领域具有十分重要的现实意义和研究价值。各种各样的温度传感器也被广泛应