光镊系统的衍射图样及其应用于微粒操控的研究

发布时间：2021-02-03 07:21

　　随着光镊技术的广泛应用和发展,对光镊所能操控的微粒个数和种类提出了新要求。一方面,传统光镊可以容易的实现对单个或少数透明胶体微粒的操纵,但需要一种更为有效和简便的方法来实现对多个胶体微粒的同时捕获和操控。另一方面,吸热颗粒（absorbing particles,AP）对激光有较强的吸收能力,在焦点附近会产生较大的散射力和热效应,导致吸热颗粒很难被稳定捕获,因此需要寻找有效的方法实现光镊对吸热颗粒的操纵。一般光镊是利用聚焦光束的主光斑对微粒施加微小力实现微粒的操控,在低功率下光束的高阶衍射条纹产生的光学力很微弱常被忽略。但随着功率的增大,这光学力并不能被忽略。在本文中,利用光镊系统的高阶衍射光斑产生的光阱力,实现了对多个透明微粒的同时捕获,并在光阱中心附近实现了吸热颗粒的三维振荡。第一,本文利用光镊系统的衍射光斑实现了对多个微粒的同时捕获和排列。另外还研究了捕获光源、微粒的浓度和尺寸等因素对被捕获微粒图样的影响。第二,光镊能同时捕获多个微粒,应用于微小尺寸样品池时容易引起样品池堵塞。本文提出采用全反射界面作为样品池衬底的有效方法消除微粒的聚集。第三,当光镊应用于吸热颗粒时,颗粒通常被推... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 光镊技术的发展与应用
    1.2 光镊技术的基本原理
    1.3 光镊系统中的衍射现象与应用
    1.4 本文研究的意义和论文的主要内容
第二章 高阶衍射环在玻璃-水界面捕获微粒
    2.1 实验方法
        2.1.1 正置光镊光路系统搭建
        2.1.2 高阶衍射环捕获微粒的实验步骤
    2.2 捕获光源对捕获微粒分布的影响
        2.2.1 线偏振光对微粒的捕获
        2.2.2 角向偏振光对微粒的捕获
        2.2.3 径向偏振光对微粒的捕获
    2.3 微粒尺寸和浓度对捕获微粒分布的影响
        2.3.1 微粒的尺寸大小对捕获微粒分布的影响
        2.3.2 微粒的浓度大小对捕获微粒分布的影响
    2.4 捕获微粒形成稳定的图案
    2.5 和时分复用光镊与全息光镊的比较
    2.6 本章小结
第三章 抑制微粒在玻璃-水界面的自组装
    3.1 衍射光阱在应用中存在的不足
    3.2 避免高阶衍射光阱导致的微粒聚集方法
        3.2.1 不同样品池衬底时的微粒聚集
        3.2.2 不同样品池衬底对微粒捕获的性能的影响
    3.3 本章小节
第四章 光热效应导致的吸热颗粒振荡和捕获
    4.1 倒置光镊光路系统的搭建
    4.2 吸热颗粒的振荡
        4.2.1 吸热颗粒振荡的实验步骤
        4.2.2 吸热颗粒振荡的实验结果与分析
    4.3 吸热颗粒的捕获
        4.3.1 吸热颗粒捕获的实验步骤
        4.3.2 吸热颗粒捕获的结果与分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 不足与展望
参考文献
硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]光镊技术在生命科学研究中的应用现状[J]. 李银妹,王浩威,龚雷.  生物学杂志. 2019(03)
[2]基于电力聚焦的光纤光镊细胞分选[J]. 张英杰,张思祥,竭霞,周围,李默.  微纳电子技术. 2019(05)
[3]光镊理论模型研究进展[J]. 王娟,任洪亮,周业鹏.  华侨大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]高斯光束通过光阑的传输[J]. 谭荣清.  激光杂志. 2003(03)

博士论文
[1]光镊的理论模型及纳米颗粒的操纵[D]. 周金华.中国科学技术大学 2010

硕士论文
[1]光镊计算模型及轴向捕获力分析[D]. 周业鹏.华侨大学 2014



本文编号：3016121