基于流体力学法测量倒置显微镜式光镊的光阱力任务书

 2021-11-20 11:11

1. 毕业设计(论文)主要内容:

光镊是一种利用激光与物质相互作用时产生的光力来捕获操纵微小粒子的一种装置,广泛应用于生物、医学、物理学等各个领域。光镊的种类有多种,例如基于倒置生物显微镜式的传统光镊、光纤光镊、全息光镊等。倒置显微镜式的光镊利用了生物显微镜的物镜聚焦激光场,使之形成三维的势阱,从而捕获和操控微粒的运动。光力的测量是研究光镊技术的最重要环节,捕获力的大小也是评价光镊性能的重要指标。测量光阱力的方法有多种,比如流体力学法、功率谱法等,每个方法各有优劣。其中流体力学法相对简单,但是通常只能测量最大的捕获力。

论文的主要工作是利用流体动力学方法测量倒置式光镊对微粒(酵母菌和聚苯乙烯颗粒)的捕获力,并且分析测量误差。内容包括:1.了解光镊的概念、原理与发展概况;2. 学习 捕获力的测量方法,如流体力学法、功率谱方法;3.测量不同捕获功率下,光阱中微粒的逃逸速度,根据斯托克斯公式计算出相应的最大光阱力;4.分析比较酵母菌和聚苯乙烯颗粒受力差异(包括粒子尺寸的影响),讨论光阱力和捕获功率的关系,分析测量误差。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

  1. 查阅不少于15篇文献资料,其中近5年的英文文献不少于3篇,完成开题报告。

  2. 了解光镊的概念、原理与发展概况,熟悉实验系统构成,并制定实验方案;

  3. 了解捕获力的测量方法;

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    3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

    第1~3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需背景知识(光镊的概念、原理与发展概况、力的测量方法、实验系统构成等)。确定技术方案,完成开题报告。

    第4~12周:完成任务书中的各项任务;

    第13~15周:完成并修改毕业论文

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    4. 主要参考文献

    1.李银妹,姚焜,光镊技术[M],北京:科学出版社,2015

    2.Zhaohui Hu, Jia Wang, Jinwen Liang, Experimental measurement and analysisof the optical trapping force acting on a yeast cell with a lensed opticalfiber probe[J], Optics Laser Technology, 2007, 39: 475-480

    3. A.Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Observation of asingle-beam gradient force optical trap for dielectric particles [J], Opt.Lett. 1986, 11(5): 288–290

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