非液体光阱系统中微球动力学研究
发布时间：2021-10-05 09:36
光阱是利用激光束对微粒进行捕获与操控的空间势阱。基于光阱的传感系统凭借无接触支撑、高灵敏度以及易于集成化等优点,在精密传感与前沿物理领域展现出独特的技术优势与广阔的应用前景。对于光阱系统,微球动力学性质决定了光阱传感的探测极限,也是研究前沿物理问题的基础,因此对微球进行动力学分析是深入理解光阱机理进而拓展光阱应用的关键。本文针对光阱中微球动力学研究,介绍了光阱力计算与微球运动理论,设计并搭建了光阱实验平台,探索了光阱中微球在特殊环境下的动力学特性,主要研究内容包括:（1）建立了双光束对射光阱中微球动力学模型,从光阱力学理论出发,结合流体环境中微球的布朗运动理论,利用郎之万方程对光阱中微球的运动状态进行描述;使用弹簧振子模型,分析了光阱中微球对外界激励的响应;针对微球所处的不同环境（如不同的真空环境、双光束对准误差及温度条件）,对微球动力学进行了分析,为深刻理解光阱机理进而实现光阱高灵敏度传感奠定了基础。（2）开展了真空光阱系统中微球动力学实验研究,搭建了双光束真空光阱系统,通过对微球在常压与真空条件下的运动信号进行探测,分析了不同真空度条件下微球运动状态的变化;从时域与频域上对微球的运...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２腔光冷却示意图［４２］??（２）微电子探索??由于光阱所俘获的粒子尺寸介于纳米至数十微米范围之间，因此光阱的发展也为人类??
?浙江大学博士学位论文???将纳米粒在谐振频率处的运动温度抑制至１０ｍＫ量级，同时指出，在该压强条件下，微粒??质心运动温度进一步冷却主要受限于激光器的嗓声［４３］。??Ｆ１?醫?ｆ＂＂］??／＼＾Ｊ＾ｙｙ＼／＼ｙ??ＬｉＪｑ??？，一?２??图１．２腔光冷却示意图［４２］??（２）微电子探索??由于光阱所俘获的粒子尺寸介于纳米至数十微米范围之间，因此光阱的发展也为人类??探索该尺度范围的微观物理现象提供了新的可能。??２０１４年，斯坦福大学的ＤａｖｉｄＭｏｏｒｅ分析了?“中性粒子”的带电量［４４］，首次完成了对??微米级粒子的微电荷量测试。利用紫外光激发微球上的电子从而控制悬浮微球的带电量，??同时通过施加高强度的电场实现了微球所受电场力的精确测量，进而计算得到微球的微电??荷量（小于单个电子的电荷量）。实验结果表明，对于质量为１．４ｎｇ的微小粒子，其长时间??的带电量测试结果如图１．３所示。??Ａ?２?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?＞?ｋ?＞?＾?Ｉ??—＾?〇｝??ａ?２?￥?二一１?＿?？?．?？?．?？？？?＊?：?ｆｒ＾?■??￣?一?２?１?？?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｌ＿?［?Ｉ?＞??０?１????１０（）（）（）?２００００?３００００?４００００?５００００?０?２５?５０??ｇ?Ｔｉｍｅ?［ｓ］?Ｃｏｕｎｔｓ??〇?〇?？－?■■???１１?■?１?＇?＂?■???１?１?１１?－－????Ｓ＊??ｔＳ?－１［?，?，?，?，?，?，?—－?＇??０?１００００?２００００?３００
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【参考文献】：
期刊论文
[1]真空光镊技术综述（英文）[J]. Nan LI,Xun-min ZHU,Wen-qiang LI,Zhen-hai FU,Meng-zhu HU,Hui-zhu HU. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2019(05)
[2]旋转玻片法实现分时复用多光阱[J]. 吴建光,任煜轩,王自强,周程,李银妹. 中国激光. 2009(10)
本文编号：3419478
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２腔光冷却示意图［４２］??（２）微电子探索??由于光阱所俘获的粒子尺寸介于纳米至数十微米范围之间，因此光阱的发展也为人类??
?浙江大学博士学位论文???将纳米粒在谐振频率处的运动温度抑制至１０ｍＫ量级，同时指出，在该压强条件下，微粒??质心运动温度进一步冷却主要受限于激光器的嗓声［４３］。??Ｆ１?醫?ｆ＂＂］??／＼＾Ｊ＾ｙｙ＼／＼ｙ??ＬｉＪｑ??？，一?２??图１．２腔光冷却示意图［４２］??（２）微电子探索??由于光阱所俘获的粒子尺寸介于纳米至数十微米范围之间，因此光阱的发展也为人类??探索该尺度范围的微观物理现象提供了新的可能。??２０１４年，斯坦福大学的ＤａｖｉｄＭｏｏｒｅ分析了?“中性粒子”的带电量［４４］，首次完成了对??微米级粒子的微电荷量测试。利用紫外光激发微球上的电子从而控制悬浮微球的带电量，??同时通过施加高强度的电场实现了微球所受电场力的精确测量，进而计算得到微球的微电??荷量（小于单个电子的电荷量）。实验结果表明，对于质量为１．４ｎｇ的微小粒子，其长时间??的带电量测试结果如图１．３所示。??Ａ?２?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?＞?ｋ?＞?＾?Ｉ??—＾?〇｝??ａ?２?￥?二一１?＿?？?．?？?．?？？？?＊?：?ｆｒ＾?■??￣?一?２?１?？?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｌ＿?［?Ｉ?＞??０?１????１０（）（）（）?２００００?３００００?４００００?５００００?０?２５?５０??ｇ?Ｔｉｍｅ?［ｓ］?Ｃｏｕｎｔｓ??〇?〇?？－?■■???１１?■?１?＇?＂?■???１?１?１１?－－????Ｓ＊??ｔＳ?－１［?，?，?，?，?，?，?—－?＇??０?１００００?２００００?３００
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【参考文献】：
期刊论文
[1]真空光镊技术综述（英文）[J]. Nan LI,Xun-min ZHU,Wen-qiang LI,Zhen-hai FU,Meng-zhu HU,Hui-zhu HU. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering. 2019(05)
[2]旋转玻片法实现分时复用多光阱[J]. 吴建光,任煜轩,王自强,周程,李银妹. 中国激光. 2009(10)
本文编号：3419478
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