पारंपरिक और होलोग्राफिक ऑप्टिकल फँसाने क्षमताओं के साथ एक उच्च संकल्प माइक्रोस्कोप का निर्माण
Summary
यहाँ बताया प्रणाली कई जाल बनाने और छेड़खानी करने में सक्षम एक पारंपरिक ऑप्टिकल जाल के साथ ही एक स्वतंत्र स्वलिखित ऑप्टिकल फँसाने लाइन, कार्यरत हैं. भी जैविक एंजाइमों की गतिविधि का एक साथ उच्च गति, उच्च संकल्प माप की अनुमति है, जबकि इस अपवर्तक कणों की जटिल ज्यामितीय व्यवस्था के निर्माण के लिए अनुमति देता है.
Abstract
ऑप्टिकल जाल के साथ उच्च संकल्प माइक्रोस्कोप सिस्टम ऐसे ढांकता मोती 1 या सेलुलर organelles 2,3, साथ ही जाल के केंद्र के सापेक्ष अपनी स्थिति की उच्च स्थानिक और अस्थायी समाधान readout के लिए, के रूप में विभिन्न अपवर्तक वस्तुओं की सटीक हेरफेर के लिए अनुमति देते हैं. प्रणाली के साथ साथ 980 एनएम पर एक तरह के "पारंपरिक" जाल ऑपरेटिंग है वर्णित है. इसके अतिरिक्त यह एक साथ 1,064 एनएम की तरंग दैर्ध्य में 4,5 खुर्दबीन के मद्देनजर क्षेत्र में जटिल फँसाने पैटर्न बनाने और हेरफेर करने के लिए एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्वलिखित पैकेज का उपयोग करता है कि एक दूसरे ऑप्टिकल फँसाने प्रणाली प्रदान करता है. एक साथ उच्च गति और गति और नैनोमीटर और piconewton पैमाने पर बल उत्पादन की उच्च संकल्प माप का आयोजन करते हुए दो प्रणालियों के संयोजन में एक ही समय में कई अपवर्तक वस्तुओं के हेरफेर के लिए अनुमति देता है.
Introduction
ऑप्टिकल फँसाने बायोफिज़िक्स 6 में महत्वपूर्ण तकनीकों में से एक है. ऑप्टिकल फँसाने में एक महत्वपूर्ण उन्नति बल्कि पारंपरिक बिंदु जाल 7 से तीन आयामी फँसाने पैटर्न के निर्माण के लिए अनुमति देते हैं जो स्वलिखित जाल का विकास किया गया है. इस तरह के होलोग्राफिक जाल अपवर्तक वस्तुओं की स्थिति में बहुमुखी प्रतिभा के लाभ के अधिकारी. हालांकि पारंपरिक जाल आसानी से व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्वलिखित किट से अधिक सममित होने के लिए गठबंधन किया जा सकता है. उन्होंने यह भी फंस वस्तुओं की तेजी से सटीक ट्रैकिंग के लिए अनुमति देते हैं. यहाँ हम एक साधन में दो फँसाने दृष्टिकोण को जोड़ती है और उपयोगकर्ता के रूप में उपयुक्त दोनों के लाभों का फायदा उठाने के लिए अनुमति देता है एक प्रणाली (चित्रा 1) का वर्णन.
निर्माण ऑप्टिकल जाल (एकल या एकाधिक लेजर बीम के आधार पर) के सामान्य कारणों से कहीं 8-10 विस्तार से चर्चा कर रहे हैं. यहाँ, हम हमारे एस के लिए विचार विशिष्ट रूपरेखाetup और हमारे संरेखण प्रक्रिया का विस्तार प्रदान करते हैं. उदाहरण के लिए, दो ऑप्टिकल फँसाने के साथ मुस्कराते हुए सिस्टम को आम तौर पर एक अपवर्तक वस्तु फँसाने और फंस वस्तु की स्थिति का decoupled readout के लिए (जानबूझकर कम बिजली बीम) अन्य का उपयोग करने के लिए एक लेजर बीम का उपयोग कर, (उदाहरण के लिए रेफरी. 11) से पहले वर्णित किया गया है . यहाँ हालांकि, दोनों लेजर बीम दोनों को फँसाने के लिए इस्तेमाल हो रहे हैं क्योंकि (300 मेगावाट या अधिक) संचालित उच्च होने की जरूरत है. जैविक प्रणालियों की माप के लिए, फँसाने के लिए इस्तेमाल किया लेज़रों बेहतर प्रकाश प्रेरित प्रोटीन गिरावट 1 कम करने के लिए तरंग दैर्ध्य के एक विशिष्ट NIR से खिड़की के भीतर गिर चाहिए. यहाँ हम 980 एनएम डायोड और क्योंकि उनके कम लागत, उच्च उपलब्धता और ऑपरेशन के आसानी से 1,064 एनएम DPSS लेज़रों उपयोग करने के लिए चुना है.
हम भी 4,5 वास्तविक समय में एक साथ कई जाल बनाने और हेरफेर करने के लिए एक स्थानिक प्रकाश न्यूनाधिक (SLM) का उपयोग करने के लिए चुना है. इन उपकरणों को व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैंलेकिन एक पूरा सेटअप में उनके एकीकरण अद्वितीय चुनौतियों प्रस्तुत करता है. यहाँ हम इन संभावित कठिनाइयों के पते और एक अत्यंत बहुमुखी उपकरण प्रदान करता है जो एक व्यावहारिक दृष्टिकोण का वर्णन है. हम संशोधित डिजाइन के लिए एक गाइड के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है जो वर्णित विशिष्ट स्थापना के लिए एक स्पष्ट उदाहरण प्रदान करते हैं.
Protocol
Representative Results
Discussion
हम वस्तु हेरफेर और माप के लिए अलग फँसाने की सुविधा प्रदान करने के लिए विभिन्न प्रकार के दो ऑप्टिकल जाल (चित्रा 1) को जोड़ती है जो एक उपकरण का निर्माण किया है. "पारंपरिक" ऑप्टिकल जाल एक 980 एनएम डायो…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
अनुदान के यूटा विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान की गई थी. हम उपयोगी विचार विमर्श के लिए डॉ. जे जू (यूसी Merced) और डॉ. BJN रेड्डी (यूसी इरविन) को धन्यवाद देना चाहूंगा.
Materials
| Equipment | Company | Catalog Number | Comments |
| Optical table | Newport corporation | ST-UT2-56-8 | Irvine, CA |
| Microscope, Inverted, Eclipse Ti | Nikon USA | MEA53220 | Melville, NY |
| Plan apo 100X oil objective (1.4 NA) | Nikon USA | MRD01901 | Melville, NY |
| Oil condenser Lens 1.4 NA | Nikon USA | MEL41410 | Melville, NY |
| EMCCD camera | Andor technology USA | Ixon DU897 | South Windsor, CT |
| 1/3″ CCD IEEE1394 camera | NET USA Inc | Foculus FO124SC | Highland IN |
| Laser, TEM00, SLM, 1,064 nm wavelength | Klastech Laser Technologies | Senza-1064-1000 | Dortmund; Germany |
| laser diode, TEM00, SLM, 980 nm | Axcel Photonics | BF-979-0300-P5A | Marlborough, MA |
| laser diode mount | ILX Lightwave | LDX-3545, LDT-5525, and LDM-4984 | Bozeman, MT |
| adjustable fiber ports | Thorlabs | PAF-X-11-B | Newton, NJ |
| holographic system | Arryx | HOTKIT-ADV-1064 | Chicago, IL |
| holographic mirror | Boulder Non-linear Systems | this is a part of HOTKIT-ADV-1064 | Lafayette, CO |
| Calcite polarizer | Thorlabs | GL10-B | Newton, NJ |
| half-wave plate | Thorlabs | WPH05M-1064 | Newton, NJ |
| Polarizer rotation mount | Thorlabs | PRM1 | Newton, NJ |
| half-wave plate rotation mount | Thorlabs | RSP1 | Newton, NJ |
| Shutter | Thorlabs | SH05 | Newton, NJ |
| dichroic mirrors (DM2 & DM3); 45° AOI | Chroma Technology | t750spxrxt | Bellows Falls, VT |
| dichroic mirror (DM1); 45° AOI | Thorlabs | DMSP1000R | Newton, NJ |
| custom mechanical adapter | Thorlabs | SM1A11 and AD12F with enlarged inner bore | Newton, NJ |
| notch filter | Semrock | FF01-850/310-25 | Rochester, NY |
| Acousto-Optic deflector (2-axis) | intraAction | DTD-584CA28 | Bellwood, IL |
| goniometric stage | New Focus | 9081 | Santa Clara, CA |
| 60 mm steering lenses | Thorlabs | LA1134-B | Newton, NJ |
| 16 mm aspherical expander lens | Thorlabs | AC080-016-C | Newton, NJ |
| 175 mm expander lens | Thorlabs | LA1229-C | Newton, NJ |
| Spot blocker (cabron-steel sphere) | Bal-Tec | 0.0100″ diameter | Los Angeles, CA |
| Microspheres (Carboxyl-polystyrene) | Spherotech | CP-45-10 | Lake Forest, IL |
References
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