Продукция ⟩ Оптические системы и ПО ⟩ Демонстрационные наборы ⟩ Оптический пинцет и рамановский микроскоп

Лабораторный комплект "Оптический пинцет и рамановский микроскоп"

Сборка и юстировка экспериментального стенда
Запись и чтение голографических изображений небольших статических объектов
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент
Эксперимент

лабораторный комплект
Оптический пинцет

Захват и удержание микрообъектов в оптической ловушке связано с оказываемым на них давлением света. Такие оптические ловушки получили название «оптический пинцет». Для их работы не требуется мощного лазерного источника (обычно устанавливают непрерывные лазеры мощностью менее 100 мВт), но предъявляются требования к качеству пучка по метрике M², так как высокое качество пучка улучшает остроту фокусировки. Оптические пинцеты получили широкое распространение в области молекулярной и клеточной биологии, в частности в исследовании белковых структур.

Артур Эшкин

лауреат Нобелевской премии

Способы удержания и манипуляции микрообъектами (размерами порядка 10 нм - 10 мкм) в перетяжке остросфокусированного лазерного излучения были открыты в середине 70-х годов XX века американским ученым и изобретателем Артуром Эшкином.
Само по себе давление света было экспериментально исследовано в конце XIX - начале XX века российским физиком-оптиком Петром Лебедевым, однако практическое использование этого эффекта стало возможным только после изобретения лазерных источников света в 60-х годах XX века.

Диаграммы сил, действующих на микрочастицу, находящуюся вблизи перетяжки лазерного пучка.

Суперпозиция сил, связанных с оптическим давлением, позволяет захватить частицу, находящуюся строго в перетяжке острофокусированного пучка. При этом удобнее всего использовать взвеси частиц в прозрачных для лазерного излучения жидкостях.

Принцип работы стенда

Оптический пинцет легко интегрируется в состав модульного микроскопа IMC и позволяет как проводить наблюдение микрочастиц во взвесях через видеокамеру, так и манипулировать ими.
Подсветка среды осуществляется снизу транспарентным способом, лазерный луч вводится сверху через объектив микроскопа. В стенде используется нестабилизированный полупроводниковый CW лазерный источник с центральной длиной волны 670 нм и мощностью 10 мВт. Группа фильтров позволяет ослабить интенсивность обратно-рассеянного средой лазерного излучения для предотвращения засветки видеоканала. Юстируемый предметный столик с микрометрическими винтами используется, чтобы приблизить выбранную частицу к области перетяжки пучка.

Чандрасекхара Раман

лауреат Нобелевской премии

Рамановское (комбинационное) рассеяние света представляет собой неупругое, (т.е. сопровождающееся изменением длины волны) рассеяние света на молекулах вещества, при котором задействованы резонансные колебательные/вращательные энергетические подуровни молекул. Чаще всего, в отличие от простой флуоресценции, имеет дискретный линейчатый спектр.
Открыто индийским физиком Чандрасекхарой Раманом, а также советскими физиками Леонидом Мандельштамом и Григорием Ландсбергом в исследованиях 1923-1928 гг., Нобелевская премия по физике за данное открытие была вручена Раману в 1930 году.

В современной технике спектроскопии рамановское рассеяние, как правило, возбуждается узкополосным оптическим источником – одночастотным лазером. Интенсивность рамана зависит от длины волны возбуждающего излучения (обратно пропорциональна её четвертой степени), рамановский сдвиг же не зависит от длины волны возбуждающего излучения и может однозначно характеризовать химический состав вещества.

Базовая конфигурация лабораторной установки для рамановской спектроскопии

Основные составляющие простейшей лабораторной установки для рамановской спектроскопии:

Узкополосный лазер
Спектрометр
Рамановский зонд

Устройство рамановского зонда.

Рамановский зонд представляет собой комбинированный спектроделительный узел, подключаемый к лазерному источнику возбуждения и спектрометру.

Интенсивность рамановского излучения крайне слаба и может быть на 6-8 порядков меньше по сравнению с возбуждающим излучением, поэтому предъявляются высокие требования к чувствительности спектрометрического оборудования (требуется охлаждение фотоприемника, повышенное время экспозиции).

Стенд для рамановской микроскопии на основе оптического пинцета

Лабораторный комплект "Оптический пинцет и рамановский микроскоп" включает модульную микроскопическую систему с функцией оптического пинцета, которая может быть дополнена компонентами производства YIXIST для преобразования в рамановский микроскоп. Дополнительные компоненты включают рамановский зонд для длины волны возбуждения 785 нм, узкополосный полупроводниковый DFB лазер 785 нм (ширина спектра <0,3 нм), компактный волоконный спектрометр с активным охлаждением фотоприемника.

Принцип работы стенда

Схема экспериментальной установки для рамановской микроскопии на основе оптического пинцета
Стенд оптического пинцета JC-EDU-OMT используется как основа для рамановского микроскопа: лазерный источник заменяется на рамановский зонд. Подсветка образца осуществляется снизу транспарентным методом и позволяет наблюдать микроструктуру образца в белом свете через видеоканал.
Возбуждение и сбор рамановского сигнала происходит сверху через оптический канал обратного рассеяния с установленным рамановским зондом. Рамановская микроскопия позволят установить химический состав микроструктур некоторого небольшого объема исследуемого образца.

В качестве исследуемых образцов можно использовать измельченные в порошок фармацевтические препараты, такие как анальгин, парацетамол, ацетилсалициловая кислота (аспирин). Возможно также использование жидких органических соединений: спиртов и других растворителей (ацетон, керосин и прочие), достаточно нанести каплю жидкости на предметное стекло. Рамановская микроскопия также подходит для исследования неорганических кристаллов: кварца, корундов, фианитов и прочих.

Комплектация лабораторного комплекта "Оптический пинцет и рамановский микроскоп"

JC-EDU-OMT – Лабораторный комплект "Оптический пинцет"

Лабораторный комплект "Оптический пинцет и рамановский микроскоп"