基于光致热对流效应的微粒子排列技术研究

论文摘要

光镊技术作为近年来发展的一种新型技术,由于其非接触性、无损伤等优点,已经成为一种微观尺度上研究微小粒子的新手段,在生物医学、物理学等多个领域,光镊技术都发挥了很重要的作用。本文的研究工作是通过光纤耦合的方法,将热操控与光纤光镊技术相结合,提出基于光致热对流效应的微粒子操控技术。仅使用一根光纤,既可以实现大量粒子的同时操控,又能满足精确的控制单个粒子的要求,同时可以实现微粒子的空间排列和特殊造型排列等功能。第一,完成基于光致热对流效应微粒子操控技术的功能设计,分析其物理过程。利用时域有限差分法进行光阱力的计算,简述热传递基本原理以及流体动力学的基本原理。对整个物理过程进行仿真计算,得出仿真模拟结果。第二,完成实验平台的搭建,根据实验需求,选择合适参数的仪器。根据所要实现的功能,确定激光光源的选择标准,选择合适波长和功率的光源。简述几种光纤探针的特殊加工方法,通过荧光法实现实验环境中温度的测量。第三,通过实验对所提出的操控技术进行研究,分别实现大量粒子的规则排列、粒子的多层排列、单个粒子的微操控以及不同尺寸粒子的筛选功能。将光纤光镊技术与热效应捕获操控技术相结合,实现粒子的特殊空间造型排列。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 基于光辐射压力原理的微粒子操控技术
•     1.1.1 光镊技术概述
•     1.1.2 传统光镊技术
•     1.1.3 光纤光镊技术
•   1.2 基于热效应的微粒子操控技术
•     1.2.1 热泳原理概述
•     1.2.2 热泳与热对流微操控技术
•   1.3 基于光辐射压原理和热效应的微粒子操控技术的比较
•   1.4 论文的主要工作
• 第2章 基于光致热对流的微粒子操控原理
•   2.1 基于光致热对流的微粒子操控方法及功能设计
•   2.2 光阱力计算方法
•   2.3 热传递基本原理概述
•   2.4 流体动力学基本原理简介
•   2.5 物理过程仿真及特性分析
•   2.6 本章小结
• 第3章 基于光致热对流的微粒子操控实验装置与方法
•   3.1 基于光致热对流的微粒子操控实验装置
•     3.1.1 实验装置概述
•     3.1.2 激光光源的选取
•   3.2 光纤探针的制备
•     3.2.1 光纤端面加工方法
•     3.2.2 光纤探针的制备
•   3.3 温度场测量方法
•     3.3.1 荧光法温度测量原理介绍
•     3.3.2 荧光法温度测量方法
•   3.4 本章小结
• 第4章 基于光致热对流的微粒子操控实验
•   4.1 微粒子堆积和规则排列
•     4.1.1 微粒子的堆积和规则排列
•     4.1.2 微粒子运动速度与光功率关系研究
•   4.2 微粒子多层排列
•     4.2.1 微粒子多层排列操作原理及方法
•     4.2.2 微粒子多层排列
•   4.3 微粒子空间特殊造型排列
•     4.3.1 微粒子空间特殊造型排列操作方法
•     4.3.2 微粒子空间特殊造型排列
•   4.4 微粒子筛选
•     4.4.1 基于粒子质量（体积）的微粒子筛选原理
•     4.4.2 微粒子筛选
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘佩坤

导师: 张羽

关键词: 光镊,热效应,粒子操控,空间排列

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工程大学

分类号: TN253

总页数: 72

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