This work was supported in part by the National Institutes of Health (P41-EB015903, R21EY023043, K25EB015885), National Science of Foundation (CBET-0853773) and Human Frontier Science Program (Young Investigator Grant).

Nota: analisi spettrale Brillouin richiede un laser monomodo longitudinale (~ 10 mW a campione). Per scopi allineamento, utilizzare una porzione fortemente attenuato del fascio laser (&lt;0,1 mW). 1. Configurazione iniziale della fibra e la EMCCD (Electron Moltiplicato Charge Coupled Device) Camera <ol><li> Identificare circa 1.600 mm di spazio libero per l&#39;allineamento spettrometro su un tavolo ottico. </li><li> Montare la fotocamera EMCCD alla fine dello spazio allineamento libero. <ol><li> Utilizzare viti di fermo per fissare la fotocamera a post. Serrare i posti in post holder all&#39;altezza dell&#39;asse ottico desiderato. Serrare i Post Holders sul tavolo ottico con fascette di tabella. </li></ol></li><li> Accendere la fotocamera EMCCD. Essere consapevoli per evitare la saturazione della fotocamera. <ol><li> Installare il software della fotocamera sul computer di laboratorio e collegare la fotocamera al computer. </li><li> Disattivare il guadagno e impostare il tempo di integrazione bassa (~ 0,01 sec). Avviare l&#39;acquisizione di immagini EMCCD. Osservare l&#39;immagine della telecameras sullo schermo del computer. </li></ol></li><li> Montare il collimatore fibra circa 1.600 mm davanti alla telecamera. <ol><li> Posizionare il collimatore fibra l&#39;adattatore fibra collimatore. </li><li> Montare l&#39;adattatore su un palo. Serrare il perno nel post holder all&#39;altezza approssimativa dell&#39;asse ottico (altezza della telecamera). Serrare titolare del posto sul tavolo ottico con fascette di tabella. </li></ol></li><li> Allineare il fascio di uscita lungo l&#39;asse ottico. <ol><li> Utilizzare una vite di fissaggio per collegare un iris standard per un post. Serrare il palo in un post holder. </li><li> Posizionare l&#39;iride di fronte al collimatore fibra (&lt;50 mm). Regolare l&#39;altezza del diaframma per il fascio. Spostare l&#39;iride lungo l&#39;asse ottico desiderato, che dovrebbe puntare direttamente nella fotocamera. </li><li> Inserire un filtro a densità ottica subito dopo l&#39;uscita del laser se i satura fotocamera. Con le viti di regolazione del collimatore fibra montare per allineare il fascio lungo l&#39;asse ottico. Una volta raggiunto questo obiettivo, lafascio sarà pulito passare attraverso l&#39;iride lungo l&#39;intero percorso del fascio. </li></ol></li><li> Montare una coppia corrispondente lente acromatica (f = 30 mm) di fronte alla telecamera. </li></ol> 2. Orizzontale fase di Spectrometer <ol><li> Montare la maschera orizzontale. <ol><li> Utilizzare viti di fermo per fissare la maschera orizzontale su un post. Serrare il palo in un post holder. Montare il titolare del posto su un palco traslazionale, consentendo la maschera di scorrere orizzontalmente in e fuori dal percorso ottico. (Figura 1) </li><li> Utilizzare viti per stringere la fase traslazionale sul tavolo ottico tale che la maschera è ripreso bruscamente sulla telecamera CCD alla distanza focale (f = 30 mm) della coppia lente acromatica. </li></ol></li><li> Montare e allineare la lente sferica S1 (f = 200 mm) 600 mm davanti maschera orizzontale. <ol><li> Utilizzare viti di fermo per montare S1 su un post holder. Serrare il palo in un post holder. </li><li> Montare due iridi come descritto in 1.5.1. Prima Placing S1 nel percorso ottico, inserire uno prima e uno iris iris dopo la posizione desiderata S1 (600 mm di fronte alla maschera orizzontale). Regolare l&#39;altezza delle iridi tale che il fascio passa pulito attraverso entrambi. </li><li> Posizionare S1 600 mm davanti maschera orizzontale (Figura 1). Regolare altezza e l&#39;inclinazione S1 finché entrambi, il riflesso indietro della lente e la trave-out proveniente, passano di netto le iridi. Serrare il titolare del posto tenendo S1 sul tavolo ottico con fascette di tabella. </li></ol></li><li> Mount VIPA2 nel piano focale della lente sferica (200 mm davanti S1). <ol><li> Montare il supporto VIPA su un post con le viti fornite con il supporto. Serrare il palo in un post holder. Serrare il titolare del posto su un palco traslazione orizzontale. (Figura 1) </li><li> Posizionare con cura VIPA2 nel supporto VIPA con la fessura d&#39;ingresso orientato verticalmente. (Figura 1) </li><li> Fine-regolare la posizione of il supporto VIPA essere esattamente nel piano focale di S1. (Controllare tracciando la vita fascio con una scheda bianca.) </li><li> Utilizzare le viti per stringere il palcoscenico traslazionale sul tavolo e scivolare ottica VIPA2 fuori del raggio con il grado di libertà del palcoscenico traslazionale. </li></ol></li><li> Montare e allineare la lente sferica S2 (f = 200 mm) 200 mm dopo la VIPA e 200 mm davanti maschera orizzontale. Seguire la procedura descritta in 2.2.1-2.2.3. Invece di montaggio del supporto del palo sul tavolo ottica, montarlo su un palcoscenico traslazionale con il suo grado di libertà orientata lungo l&#39;asse ottico. (Figura 1) Utilizzare viti per stringere la fase traslazionale sul tavolo ottico. </li><li> Utilizzare lo stadio traslazionale orizzontale (2.3.4) per far scorrere l&#39;ingresso VIPA2 nel percorso ottico. Osservare le linee verticali della telecamera via. <ol><li> Fine-regolazione S2 con la fase traslazionale montato 2.4 fino alla comparsa le linee verticali dell&#39;immagine della telecamera suacuto. </li></ol></li><li> Regolare lo spettro con il grado di inclinazione orizzontale della libertà sul supporto VIPA e lo stadio traslazionale. Utilizzare il grado orizzontale traduzione di libertà per regolare la posizione di ingresso del fascio nel etalon. Utilizzare il grado di inclinazione orizzontale di libertà per regolare l&#39;angolo di ingresso del fascio nel etalon. </li><li> Misurare finezza e la velocità. <ol><li> Prendete una immagine premendo F5 oppure facendo clic su &quot;setup di acquisizione&quot; in alto a sinistra e scegliendo l&#39;opzione &quot;take immagine&quot; nel software della fotocamera. </li><li> Fare clic destro sull&#39;immagine e scegliere l&#39;opzione &quot;trama&quot;. Trascina il cursore orizzontalmente attraverso l&#39;immagine per generare un grafico di linea. Rilasciare il cursore per osservare la trama linea generata. </li><li> Utilizzare la trama riga per misurare la finezza. Dividere la distanza tra due picchi dalla loro larghezza a metà del massimo (FWHM). Obiettivo per&gt; 30. </li><li> Determinare il throughput measuring potenza con un misuratore di potenza immediatamente prima e dopo VIPA2. Obiettivo per&gt; 50%. </li><li> Regolare l&#39;angolo di ingresso del fascio nel etalon con il grado di libertà sul supporto VIPA (2.6) e osservare il compromesso tra finezza e produttività. </li></ol></li><li> Se finezza e la velocità non sono soddisfacenti tornare indietro e mettere a regolare l&#39;allineamento. Assicurarsi VIPA2 sia nel piano focale di S1. Ripetere i punti 2.3.3 -2.7. </li></ol> 3. Vertical Stage di Spectrometer <ol><li> Far scorrere la VIPA (VIPA2), allineati nella parte 2, fuori del raggio con il palcoscenico traslazionale (2.3.4). La fase orizzontale dello spettrometro ora comportarsi da 1: 1 sistema di imaging. </li><li> Montare la maschera verticale. <ol><li> Utilizzare viti di fermo per fissare la maschera verticale su un post. Stringere un post in un adattatore per morsetto posto ad angolo retto. Serrare un secondo post nel adattatore angolare e metterlo in un post holder. Montare il titolare del posto su un palcoscenico verticale traslazionale, allowing la maschera di scorrere verticalmente dentro e fuori dal percorso ottico. (Figura 1) </li><li> Utilizzare viti tappo per stringere la fase di traslazione verticale sul tavolo ottica tale che la maschera verticale è ripreso bruscamente sulla telecamera EMCCD 200 mm davanti S1. </li></ol></li><li> Montare e allineare la lente cilindrica C1 (f = 200 mm) 600 mm davanti maschera verticale. <ol><li> Avvitare il supporto lente cilindrica su un post. Serrare il palo in un post holder. Posizionare con cura C1 nel supporto della lente e serrare le viti per fissarlo. </li><li> Montare due iridi come descritto in 1.5.1. Prima di posizionare C1 nel percorso ottico, inserire uno prima e uno iris iris dopo la posizione desiderata S1 (600 mm di fronte alla maschera verticale). Regolare l&#39;altezza delle iridi tale che il fascio passa pulito attraverso entrambi. </li><li> Luogo C1 600 mm davanti alla maschera verticale (figura 1). Regolare con cura l&#39;altezza, inclinazione e posizione laterale di C1 finoentrambi, il riflesso indietro della lente e la trave-out proveniente, sono centrati sulle iridi. Stringere la partecipazione C1 titolare del posto sul tavolo ottico con fascette di tabella. </li></ol></li><li> Mount VIPA1 nel piano focale della lente cilindrica (200 mm davanti C1). <ol><li> Montare il supporto VIPA su un post con la vite fornita con il titolare. Serrare il palo in un post holder. Serrare il titolare del posto su un palco traslazione verticale. (Figura 1) </li><li> Posizionare con cura VIPA1 nel supporto VIPA con la fessura d&#39;ingresso orientamento orizzontale. (Figura 1) </li><li> Fine-regolare la posizione del supporto VIPA collocare VIPA1 esattamente nel piano focale di C1. (Controllare tracciando la vita fascio con una scheda bianca.) </li><li> Utilizzare viti tappo per stringere la fase di traslazione verticale sul tavolo ottica e far scorrere VIPA1 fuori del raggio con il grado di libertà del palcoscenico traslazionale. </li></ol></li><li> Montare e allineare lalente cilindrica C2 (f = 200 mm) 200 mm dopo VIPA1 e 200 mm davanti maschera verticale, seguendo la procedura descritta in 3.3.1-3.3.3. Invece di montaggio del supporto del palo sul tavolo ottica, montarlo su un palcoscenico traslazionale con il suo grado di libertà orientata lungo l&#39;asse ottico. (Figura 1) Utilizzare viti per stringere la fase traslazionale sul tavolo ottico. </li><li> Utilizzare la fase di traduzione (3.4.4) per far scorrere l&#39;ingresso VIPA1 nel percorso ottico. Osservare le linee orizzontali della telecamera via. <ol><li> Fine-regolazione C2 con la fase traslazionale montato 3.5 fino a quando le linee orizzontali dell&#39;immagine della telecamera sulla appaiono nitide. </li></ol></li><li> Regolare lo spettro con il grado di inclinazione verticale della libertà sul supporto VIPA e lo stadio traslazionale. Utilizzare il grado verticale traduzione di libertà per regolare la posizione di ingresso del fascio nel etalon. Utilizzare il grado di inclinazione verticale della libertà per regolare l&#39;angolo di ingresso del fascio nel et alin data. </li><li> Misurare finezza e la velocità. <ol><li> Seguire i passaggi 2.7.1 -2.7.2 per generare un grafico linea verticalmente attraverso un&#39;immagine della schermata della fotocamera. </li><li> Utilizzare la trama linea per misurare la finezza dividendo la distanza tra due linee orizzontali per la loro larghezza a metà del massimo (FWHM). Obiettivo per&gt; 40. </li><li> Misurare il throughput misurando la potenza con un misuratore di potenza immediatamente prima e dopo VIPA1. Obiettivo per&gt; 30%. </li><li> Regolare l&#39;angolo di ingresso verticale del fascio nel etalon con il grado di inclinazione verticale di libertà sul supporto VIPA (3.7). Osservare il trade-off tra finezza e il throughput. </li></ol></li><li> Se finezza e la velocità non sono soddisfacenti tornare indietro e mettere a regolare l&#39;allineamento. Assicurarsi VIPA1 sia nel piano focale di C1. Ripetere il passaggio 3.4.3-3.8. </li></ol> 4. La combinazione dei due stadi e allineamento finale <ol><li> Far scorrere in VIPA2. Osservare punti orizzontalmente e verticalmente distanziati. Questi punti dire la firma spettrale del laser a frequenza singola. Regolare le fasi di traslazione del VIPAs fino a quando i punti sono a fuoco. </li><li> Misurare finezza e la velocità dello spettrometro. <ol><li> Seguire i passaggi 2.7.1.-2.7.2 per generare un grafico linea diagonale due dei punti laser. </li><li> Utilizzare la trama linea per misurare finezza dividendo la distanza diagonale tra due punti dal loro larghezza a metà del massimo (FWHM). Obiettivo per&gt; 30. </li></ol></li><li> Costruire una scatola nera per racchiudere il spettrometro. <ol><li> Utilizzare le rotaie di costruzione per costruire lo scheletro di dialogo, che dovrebbe racchiudere l&#39;intero spettrometro dal collimatore fibra per la camera CCD (63 in x 9 x 15 in). </li><li> Coprire lo scheletro scatola con Blackout Tessuto e nastro stretto agli angoli. Assicurarsi che le maschere e le VIPAs sono facilmente accessibili. </li></ol></li><li> Collegare la fibra ad una sonda ottica standard, come un microscopio confocale riflettanza 4. Standard p otticaabiti usati per raccogliere la luce di back-sparsi porteranno un segnale di Brillouin. </li></ol> 5. Misurare Shift Brillouin <ol><li> Chiudere sia il verticale e l&#39;orizzontale maschere fino alla firma del laser scompare. Spostare le fasi di traduzione di conseguenza. </li><li> Attivare il guadagno e aumentare il tempo di integrazione della fotocamera il più possibile senza saturare la camera EMCCD. </li><li> Osservare lo spostamento Brillouin di un campione. <ol><li> Collocare un campione nel fuoco di un microscopio confocale (o altra sonda ottica). La risoluzione spaziale dipenderà dalla lente obiettivo utilizzato nel microscopio confocale. Utilizzare un piatto di plastica o una cuvetta per liquidi. Utilizzare Metanolo per la prima misurazione. </li></ol></li><li> Per ottimizzare il throughput spettrometro, aprire una maschera alla volta e la scansione attraverso gli ordini spettrometro inclinando il VIPA e regolando la fase di traduzione. Trova l&#39;ordine in cui il segnale sia il più forte. Richiudere maschera fino thsegnale laser e scompare. Ripetere con l&#39;altra maschera e VIPA (descritti in 2.6 e 3.7). </li><li> Effettuare una misurazione del campione. <ol><li> Prendere un&#39;immagine dello spettro seguente passo 2.7.1. </li><li> Ottenere misurazioni di calibrazione prendendo un&#39;immagine dello spettro di acqua e di vetro (o altro campione con nota spostamento Brillouin). Salvare l&#39;immagine facendo clic su &quot;file&quot; in alto a sinistra e scegliendo l&#39;opzione &quot;salva con nome&quot;. Salvare l&#39;immagine in formato &quot;.sif&quot; se l&#39;analisi dei dati viene effettuata nel software della fotocamera. Salvare l&#39;immagine in formato &quot;tif&quot; se l&#39;analisi dei dati viene eseguita in un altro programma software di calcolo. </li></ol></li></ol> 6. La calibrazione e analisi di Brillouin Spectrum <ol><li> Determinare l&#39;intervallo libero spettrale (FSR), e il pixel EMCCD di ottica rapporto di conversione di frequenza (PR) nello spettrometro di Brillouin. <ol><li> Caricare i dati nel software della fotocamera o di un altro Computaprogramma software zionale. </li><li> Seguire passo 2.7.2 per generare un grafico linea di tutto lo spettro delle immagini di calibrazione acqua. </li><li> Montare i due picchi dello spettro con curve di Lorentz per determinare le posizioni di punta in termini di posizione dei pixel (P Water-S, P Acqua-AS). In alternativa, leggere le posizioni di picco manualmente prendendo il punto più alto dei picchi. </li><li> Ripetere passaggio 6.1.2-6.1.3 con lo spettro dell&#39;immagine calibrazione vetro. </li><li> In alternativa a 6.1.1-6.1.4, aggiungere entrambi i frame EMCCD e montare tutti i quattro picchi in una volta. (Figura 2) </li><li> Calcolare il PR utilizzando la formula 1. Inserire i valori per P Water-AS e P Glass-AS determinato 6.1.3 e 6.1.4. Ω vetro-AS è conosciuto per essere 29,3 GHz. In questo caso, poiché la gamma spettrale libera è solo 20 GHz che apparirà alias con lo spostamento di frequenza di 9,3 GHz. Per semplicità utilizzare 9,3 GHz per Ω Glass-AS. Utilizzare 7.46 GHz per ΩAcqua-AS. <img alt="Equazione 1" class="jove_content" p="" src="/files/ftp_upload/53468/53468eq1.jpg" /></li><li> Calcolare il FSR con l&#39;equazione 2. Inserire i valori per P Vetro-S, P Glass-AS e PR, calcolati in 6.16. Utilizzare 9.3 GHz per Ω Glass-AS. <img alt="Equazione 2" class="jove_content" src="/files/ftp_upload/53468/53468eq2.jpg" /></li></ol></li></ol><img alt="Figura 2" class="jove_content" src="/files/ftp_upload/53468/53468fig2.jpg" /> Figura 2. calibrazione Spettrometro. Telaio (A), fotocamera EMCCD ottenuto dal campione di calibrazione. (B) Lorentzian curva fit (rosso) per i dati misurati (blu). <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53468/53468fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <ol start="2"><li> Determinare lo spostamento di Brillouinun campione. <ol><li> Seguire passo 2.7.2 per generare una scansione linea attraverso lo spettro del campione. </li><li> Montare i due picchi dello spettro con curve di Lorentz per determinare le posizioni di punta in termini di posizione dei pixel. In alternativa, leggere le posizioni di picco manualmente prendendo il punto più alto dei picchi. </li><li> Utilizzare le seguenti equazioni 4 e 5 ei valori calcolati in precedenza per FSR e PR per calcolare lo spostamento Brillouin del campione. <img alt="Equazione 3" class="jove_content" p="" src="/files/ftp_upload/53468/53468eq3.jpg" /></li></ol></li></ol>

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Giuliano Scarcelli and Seok H. Yun hold patents related to Brillouin spectroscopy technology.

Una caratteristica fondamentale di questa configurazione spettrometro è che le due fasi possono essere allineate in modo indipendente. Quando un etalon VIPA viene fatto scorrere fuori dal percorso ottico, i rimanenti lenti della fase spettrometro formano un 1: 1 sistema di imaging, in modo che il modello spettrale da ciascuno stadio viene esposta sulla telecamera CCD. Pertanto, è semplice tornare a uno dei due stadi per migliorare le sue prestazioni senza influenzare l&#39;allineamento del altro stadio. La serie di fa...

Diffusione Brillouin, descritta da Leon Brillouin 1 nel 1922, è la diffusione anelastica di luce dai modi acustici termici in un solido e dalle fluttuazioni di densità termiche in un liquido o gas. Lo spostamento spettrale della luce diffusa, di solito nella gamma sub-GHz, fornisce informazioni sull&#39;interazione tra la luce incidente e fononi acustici nel campione. Come risultato, può fornire utili informazioni riguardanti le proprietà viscoelastiche del materiale esaminato. Nella sua versione spontanea, Brillouin ha generalmente sezioni nell&#39;ordine dello scattering Raman, risultando in un segnale molto debole. Inoltre, spostamenti di frequenza Brillouin sono ordini di grandezza inferiore a turni Raman. Di conseguenza, elasticamente luce diffusa (da Rayleigh o di Mie scattering), la luce diffusa, e di back-riflessioni fuori del campione può facilmente oscurare la firma spettrale di Brillouin. Quindi, Uno spettrometro Brillouin deve raggiungere non solo sub-GHz risoluzione spettrale, ma anche un elevato contrasto spettrale o estinzione. In spettrometri Brillouin tradizionali tali specifiche sono rispettate da scansione-reticolo monocromatori, metodi di battitura ottici e, più popolarmente, scansione-pass multiplo Fabry-Perot interferometri 2. Questi metodi misurano ogni componente in sequenza spettrale. Questo approccio comporta tempi di acquisizione per un singolo spettro di Brillouin da pochi minuti a diverse ore, a seconda dello strumento e sul campione. Il VIPA spettrometro a due stadi, costruito utilizzando questo protocollo, ha la capacità di raccogliere tutte le componenti spettrali in meno di un secondo, fornendo estinzione sufficiente (&gt; 60 dB) per sopprimere efficacemente altri segnali spuri 2. L&#39;integrazione dei etalon VIPA è l&#39;elemento chiave di questo spettrometro. Un VIPA è un solido etalon con tre differenti caree oating: nella superficie anteriore, una stretta striscia di rivestimento antiriflesso permette alla luce di entrare nella VIPA, mentre il resto della superficie presenta una altamente riflettente (HR) rivestimento; nella superficie posteriore, un rivestimento parzialmente riflettente consente una piccola porzione (~ 5%) della luce da trasmettere. Quando è focalizzato sullo stretto ingresso della VIPA leggermente inclinato, il fascio di luce si riflette in sotto-componenti con differenza di fase fisso all&#39;interno della VIPA 2. Interferenza tra i sottosistemi componenti raggiunge l&#39;elevata dispersione spettrale aspirata. Allineamento due VIPAs sequenza in configurazione trasversale asse introduce dispersione spettrale in direzioni ortogonali 3. La dispersione spettrale in direzioni ortogonali separa spazialmente i picchi di Brillouin da crosstalk indesiderati, che permette di raccogliere solo il segnale Brillouin. Figura 1 mostra uno schema del VIPA spettrometro due stadi. Le frecce sotto gli elementi ottici indicano i gradiree di libertà in cui le fasi di traslazione devono essere orientati. <img alt="Figura 1" class="jove_content" p="" src="/files/ftp_upload/53468/53468fig1.jpg" /> Figura 1. Configurazione strumentale. Una fibra ottica trasporta lo scattering Brillouin nello spettrometro. Una lente cilindrica C1 (f = 200 mm) focalizza la luce verso l&#39;entrata della prima VIPA (VIPA1). Un&#39;altra lente cilindrica C2 (f = 200 mm) mappa la dispersione angolare spettrale in una separazione spaziale nel piano focale di C2. In questo piano, una maschera verticale viene utilizzato per selezionare la parte desiderata dello spettro. Una configurazione analoga segue, inclinato di 90 gradi. Il fascio passa attraverso una lente sferica S1 (f = 200 mm) e si concentra nella fessura di ingresso del secondo VIPA (VIPA2). Una lente sferica S2 (f = 200 mm) crea il pattern spettralmente separato bidimensionale nel suo piano focale, dove si trova un&#39;altra maschera orizzontale. Il hormaschera zontale viene esposta sulla telecamera EMCCD utilizzando una coppia lente acromatica. <a href="https://jove.unicartagenaproxy.elogim.com/files/ftp_upload/53468/53468fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> Uno studente universitario con alcuni corsi ottica e esperienza di base allineamento dovrebbe essere in grado di costruire e utilizzare questa due stadi spettrometro. Lo spettrometro è stato recentemente dimostrato di essere compatibile con una varietà di sonde ottici standard 3,4,5 (ad esempio, microscopio confocale, l&#39;endoscopio, lampada a fessura oftalmoscopio). Qui, lo spettrometro è collegato ad un microscopio confocale. La luce laser è allineato in una ricerca microscopio invertito sistema standard dopo l&#39;integrazione di un divisore di fascio 90:10. La luce di retrodiffusione dal campione è accoppiato in fibra ottica monomodale, rendendo il confocale microscopio.

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;OPTICS&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>VIPA (virtual image phase array)</td><td>LIGH MACHINERY</td><td></td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Bundle of Three 423 Linear Stages with SM-25 Micrometers</td><td>NEWPORT</td><td>423-MIC&amp;nbsp;</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>SS Crossed-Roller Bearing Translation Stage, 0.5 in., 8-32, 1/4-20</td><td>NEWPORT</td><td>9066-X</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Vernier Micrometer, 13&amp;nbsp;mm Travel, 9 lb Load Capacity, 50.8 TPI</td><td>NEWPORT</td><td>SM-13</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Adjustable Width Slit</td><td>NEWPORT</td><td>SV-0.5</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Compact Dovetail Linear Stage, 0.20 in. Z Travel, 1.57x1.57x1.38&amp;nbsp;in.</td><td>NEWPORT</td><td>DS40-Z</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Slotted Base Plate, 25 or 40&amp;nbsp;mm to 65&amp;nbsp;mm Stage, 1.1 in. Range</td><td>NEWPORT</td><td>B-2B</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>&amp;Oslash;1/2&quot; Optical Post, 8-32 Setscrew, 1/4&quot;-20 Tap, L = 2&quot;, 5 Pack</td><td>THORLABS</td><td>TR2-P5</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>&amp;Oslash;1/2&quot; Post Holders, Spring-Loaded Hex-Locking Thumbscrews, L = 2&quot;, 5 Pack</td><td>THORLABS</td><td>PH2-P5</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>&amp;Oslash;1/2&quot; Post Holders, Spring-Loaded Hex-Locking Thumbscrew, L = 3&quot;, 5 Pack</td><td>THORLABS</td><td>PH3-P5</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Imperial Lens Mount For 2&quot; Optics, 8-32 Tap</td><td>THORLABS</td><td>LMR2</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>f=200.0 mm, &amp;Oslash;2&quot; Achromatic Doublet, ARC: 400-700 nm</td><td>THORLABS</td><td>AC254-200-A</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Kinematic Mount for up to 1.3&quot; (33&amp;nbsp;mm) Tall Rectangular Optics, Right Handed</td><td>THORLABS</td><td>KM100C</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Fixed Cylindrical Lens Mount, Max Optic Height: 1.60&quot; (40.6 mm)</td><td>THORLABS</td><td>CH1A</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>f=200.00 mm, H=30.00 mm, L=32.0 mm, N-BK7 Plano-Convex Cylindrical Lens, Antireflection Coating: 350-700 nm</td><td>THORLABS</td><td>L1653L1-A</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Right-Angle Post Clamp, Fixed 90&amp;deg; Adapter</td><td>THORLABS</td><td>RA90</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Adapter with External C-Mount Threads and Internal SM1 Threads</td><td>THORLABS</td><td>SM1A9</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Studded Pedestal Base Adapter, 1/4&quot;-20 Thread</td><td>THORLABS</td><td>PB4</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>Spacer, 2&quot; x 3&quot;, 1.000&quot; Thick</td><td>THORLABS</td><td>Ba2S7</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td>543 nm, f=15.01 mm, NA=0.17 FC/APC Fiber Collimation Pkg.</td><td>THORLABS</td><td>F260APC-A</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>SM1-Threaded Adapter for &amp;Oslash;11&amp;nbsp;mm collimators</td><td>THORLABS</td><td>Ad11F</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Translating Lens Mount for &amp;Oslash;1&quot; Optics, 1 Retaining Ring Included</td><td>THORLABS</td><td>LM1XY</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Single Mode Patch Cable, 450 - 600 nm, FC/APC, 2 m Long</td><td>THORLABS</td><td>P3-460B-FC-2</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>1:1 Matched Achr. Pair, f1=30 mm, f2=30 mm, BBAR 400-700 nm</td><td>THORLABS</td><td>MAP103030-A</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>SM1 Lens Tube&amp;hellip;length to adjust depend on CCD, we have 3.5&amp;nbsp;inches</td><td>THORLABS</td><td>SM1LXX</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Base Adapters for &amp;Oslash;1/2&quot; Post Holders and &amp;Oslash;1&quot; Posts</td><td>THORLABS</td><td>BE1</td><td>Quantity: 8</td></tr><tr><td>Clamping Forks for&amp;nbsp; &amp;Oslash;1/2&quot; Post Holders and &amp;Oslash;1&quot; Posts</td><td>THORLABS</td><td>CF125</td><td>Quantity: 8</td></tr><tr><td>HW-KIT5 - 4-40 Cap Screw and Hardware Kit for Mini-Series&amp;nbsp;</td><td>THORLABS</td><td>HW-KIT5</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>D20S - Standard Iris, &amp;Oslash;20.0 mm Max Aperture&amp;nbsp;</td><td>THORLABS</td><td>D20S</td><td>Quantity: 2</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;FOR ENCLOSURE&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>25 mm Construction Rail, L = 21&quot;</td><td>THORLABS</td><td>XE25L21</td><td>Quantity: 6</td></tr><tr><td>1&quot; Construction Cube with Three 1/4&quot; (M6) Counterbored Holes</td><td>THORLABS</td><td>RM1G</td><td>Quantity: 8</td></tr><tr><td>Right-Angle Bracket for 25 mm Rails</td><td>THORLABS</td><td>XE25A90</td><td>Quantity: 12</td></tr><tr><td>25 mm Construction Rail, L = 15&quot;</td><td>THORLABS</td><td>XE25L15</td><td>Quantity: 4&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>25 mm Construction Rail, L = 9&quot;</td><td>THORLABS</td><td>XE25L09</td><td>Quantity: 8</td></tr><tr><td>High Performance Black Masking Tape, 2&quot; x 60 yds. (50 mm x 55 m) Roll</td><td>THORLABS</td><td>T743-2.0</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Low-Profile T-Nut, 1/4&quot;-20 Tapped Hole, Qty: 10</td><td>THORLABS</td><td>XE25T3</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>1/4&quot;-20 Low-Profile Channel Screws (100 Screws/Box)</td><td>THORLABS</td><td>SH25LP38</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>60&quot; (W) x 3 yds. (L) x 0.005&quot; (T) (1.5 m x 2.7 m x 0.12 mm) Blackout Fabric</td><td>THORLABS</td><td>BK5</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;CAMERA, LASER and MICROSCOPE&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>EMCCD camera</td><td>ANDOR</td><td>iXon Ultra 897</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>400 mW single mode green laser</td><td>LASER QUANTUM</td><td>torus 532</td><td>Quantity: 1</td></tr><tr><td>Research Inverted System Microscope&amp;nbsp;</td><td>OLYMPUS</td><td>IX71</td><td>Quantity: 1</td></tr></tbody></table>

high speed sub-ghz spectrometer for brillouin scattering analysis

L&#39;obiettivo di questo protocollo è quello di costruire un alto estinzione parallelo e ad alta risoluzione Brillouin ottica spettrometro. Spettroscopia Brillouin è un metodo di misurazione senza contatto che può essere utilizzato per ottenere misure dirette delle proprietà dei materiali viscoelastico. È stato uno strumento utile nella caratterizzazione materiale, monitoraggio strutturale e rilevamento ambientale. In passato, spettroscopia Brillouin ha normalmente impiegate scansione Fabry-Perot etalon per eseguire l&#39;analisi spettrale. Questo processo richiede molta potenza illuminazione e lunghi tempi di acquisizione, rendendo la tecnica non adatto per applicazioni biomediche. Un romanzo spettrometro recentemente introdotto supera questo problema impiegando due VIPAs in una configurazione asse trasversale. Questa innovazione consente (GHz) Risoluzione analisi spettrale-Gigahertz sub con inferiori al secondo tempo di acquisizione e la potenza di illuminazione entro i limiti di sicurezza del tessuto biologico. Le nuove applicazioni multiple facilitati da questo miglioramento sono currently fase di studio nella ricerca biologica e applicazione clinica.

<html> Figura 3 mostra spettri Brillouin rappresentativi e le loro misure per materiali diversi. I VIPAs entrambi hanno uno spessore di 5 mm, che si traduce in un FSR di circa 20 GHz. Il tempo di integrazione per queste misure era di 100 msec. 100 misure sono state prese e media. Una misurazione di calibrazione è stata presa prima di acquisire gli spettri. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/53468/53468fig3.jpg" /> Fi...

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High Speed Sub-GHz Spectrometer for Brillouin Scattering Analysis

Qui vi presentiamo un protocollo per costruire un rapido spettrometro Brillouin. Cascading matrice di fase praticamente ripreso (VIPA) etalon raggiungere una velocità di misura più di 1.000 volte più veloce di scansione tradizionale Fabry-Perot spettrometri. Questo miglioramento fornisce i mezzi per l&#39;analisi Brillouin del tessuto e biomateriali a bassi livelli di potenza in vivo.

Alta velocità sub-GHz spettrometro per l&#39;analisi di Brillouin Scattering

The goal of this protocol is to build a parallel high-extinction and high-resolution optical Brillouin spectrometer. Brillouin spectroscopy is a ...

high-speed-sub-ghz-spectrometer-for-brillouin-scattering-analysis

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

14.9K Views.  University of Maryland.  Qui vi presentiamo un protocollo per costruire un rapido spettrometro Brillouin. Cascading matrice di fase praticamente ripreso (VIPA) etalon raggiungere una velocità di misura più di 1.000 volte più veloce di scansione tradizionale Fabry-Perot spettrometri. Questo miglioramento fornisce i mezzi per l'analisi Brillouin del tessuto e biomateriali a bassi livelli di potenza in vivo. 

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Rejection of Fluorescence Background in Resonance and Spontaneous Raman Microspectroscopy

Raman spectroscopy is often plagued by a strong fluorescent background, particularly for biological samples. If a sample is excited with a train of ultrafast pulses, a system that can temporally separate spectrally overlapping signals on a picosecond timescale can isolate promptly arriving Raman scattered light from late-arriving fluorescence light. Here we discuss the construction and operation of a complex nonlinear optical system that uses all-optical switching in the form of a low-power optical Kerr gate to isolate Raman and fluorescence signals. A single 808 nm laser with 2.4 W of average power and 80 MHz repetition rate is split, with approximately 200 mW of 808 nm light being converted to &lt; 5 mW of 404 nm light sent to the sample to excite Raman scattering. The remaining unconverted 808 nm light is then sent to a nonlinear medium where it acts as the pump for the all-optical shutter. The shutter opens and closes in 800 fs with a peak efficiency of approximately 5%. Using this system we are able to successfully separate Raman and fluorescence signals at an 80 MHz repetition rate using pulse energies and average powers that remain biologically safe. Because the system has no spare capacity in terms of optical power, we detail several design and alignment considerations that aid in maximizing the throughput of the system. We also discuss our protocol for obtaining the spatial and temporal overlap of the signal and pump beams within the Kerr medium, as well as a detailed protocol for spectral acquisition. Finally, we report a few representative results of Raman spectra obtained in the presence of strong fluorescence using our time-gating system.

We discuss the construction and operation of a complex nonlinear optical
system that uses ultrafast all-optical switching to isolate Raman from fluorescence
signals. Using this system we are able to successfully separate Raman and fluorescence
signals utilizing pulse energies and average powers that remain biologically safe.

Rifiuto di fluorescenza di fondo in risonanza e spontanea microspettroscopia Raman

Raman spectroscopy is often plagued by a strong fluorescent background, particularly for biological samples. If a sample is excited with a train of ...

Ricerca

Bioingegneria

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Misura di Scattering non linearità da un nanoparticelle plasmoniche singolo

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Ingegneria

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we demonstrate an optical spectroscopy method that is capable of resolving spectral features beyond that of the spin fine structure and homogeneous linewidth of single quantum dots (QDs) using a standard, easy-to-use spectrometer setup. This method incorporates both laser and photoluminescence spectroscopy, combining the advantage of laser line-width limited resolution with multi-channel photoluminescence detection. Such a scheme allows for considerable improvement of resolution over that of a common single-stage spectrometer. The method uses phonons to assist in the measurement of the photoluminescence of a single quantum dot after resonant excitation of its ground state transition. The phonon&#39;s energy difference allows one to separate and filter out the laser light exciting the quantum dot. An advantageous feature of this method is its straight forward integration into standard spectroscopy setups, which are accessible to most researchers.

The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup.

Alta Risoluzione Phonon-assisted Quasi-risonanza spettroscopia di fluorescenza

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

Non-equilibrium Microwave Plasma for Efficient High Temperature Chemistry

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose of efficiently driving non-equilibrium chemistry is discussed. The advantage of a flowing plasma reactor is that continuous chemical processes can be driven with the flexibility of startup times in the seconds timescale. The plasma approach is generically suitable for conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. Here the reduction of CO2 to CO is used as a model system: the complementary diagnostics illustrate how a baseline thermodynamic equilibrium conversion can be exceeded by the intrinsic non-equilibrium from high vibrational excitation. Laser (Rayleigh) scattering is used to measure the reactor temperature and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) to characterize in situ internal (vibrational) excitation as well as the effluent composition to monitor conversion and selectivity.

This article describes a flowing microwave reactor that is used to drive efficient non-equilibrium chemistry for the application of conversion/activation of stable molecules such as CO2, N2 and CH4. The goal of the procedure described here is to measure the in situ gas temperature and gas conversion.

Plasma microonde non equilibrato per una chimica ad alta temperatura efficiente

A flowing microwave plasma based methodology for converting electric energy into internal and/or translational modes of stable molecules with the purpose ...

Chimica

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

Ad alta velocità continuo-fluttui stimolato Brillouin Scattering spettrometro per analisi materiali

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on how to prepare the SERS-active silver nanoaggregate, record a video of certain blinking spots in the microscopic image, and analyze the blinking statistics. In this analysis, a power law reproduces the probability distributions for bright events relative to their duration. The probability distributions for dark events are fitted by a power law with an exponential function. The parameters of the power law represent molecular behavior in both bright and dark states. The random walk model and the speed of the molecule across the entire silver surface can be estimated. It is difficult to estimate even when using averages, autocorrelation functions, and super-resolution SERS imaging. In the future, power law analyses should be combined with spectral imaging, because the origins of blinking cannot be confirmed by this analysis method alone.

This protocol describes the analysis of blinking surface-enhanced Raman scattering due to the random walk of a single molecule on a silver surface using power laws.

Osservazione e analisi del lampeggiante superficie-enhanced Raman Scattering

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves several steps, include drawing samples, cooling, cutting, transport to the laboratory, and analysis. The whole analysis process requires more than 30 minutes, which hinders on-line process control. Laser-induced breakdown spectroscopy is an excellent on-line analysis method that can satisfy the requirements of vacuum induction melting because it is fast and noncontact and does not require sample preparation. The experimental facility uses a lamp-pumped Q-switched laser to ablate melted liquid steel with an output energy of 80 mJ, a frequency of 5 Hz, a FWHM pulse width of 20 ns, and a working wavelength of 1,064 nm. A multi-channel linear charge coupled device (CCD) spectrometer is used to measure the emission spectrum in real time, with a spectral range from 190 to 600 nm and a resolution of 0.06 nm at a wavelength of 200 nm. The protocol includes several steps: standard alloy sample preparation and an ingredient test, smelting of standard samples and determination of the laser breakdown spectrum, and construction of the elements concentration quantitative analysis curve of each element. To realize the concentration analysis of unknown samples, the spectrum of a sample also needs to be measured and disposed with the same process. The composition of all main elements in the melted alloy can be quantitatively analyzed with an internal standard method. The calibration curve shows that the limit of detection of most metal elements ranges from 20-250 ppm. The concentration of elements, such as Ti, Mo, Nb, V, and Cu, can be lower than 100 ppm, and the concentrations of Cr, Al, Co, Fe, Mn, C, and Si range from 100-200 ppm. The R2 of some calibration curves can exceed 0.94.

During vacuum induction melting, laser-induced breakdown spectroscopy is used to perform real-time quantitative analysis of the main-ingredient elements of a molten alloy.

Analisi quantitativa della fusione a induzione sottovuoto mediante spettroscopia di ripartizione indotta da laser

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...

Optimizing Brillouin Optical Time-Domain Analyzers Based on Gain Spectrum Engineering

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is superimposed with two symmetric Brillouin loss spectra (BLS). This leads to a complex engineered spectrum shape that is more resistant to the sensing system noise. Instead of only one pump and probe interaction as in the conventional BOTDA setup, three optical probe waves are exploited, with one probe located in the BGS and the other two symmetrically in the BLS. Due to the resistance and insensitivity of the engineered spectrum shape to the noise, the sensing performance is enhanced by 60% and the measurand resolution is doubled.

A protocol for Brillouin optical time-domain analyzers based on gain spectrum engineering is presented. Enhancements in the sensing performance, including sensing range and measurand resolution are achieved and the excess Brillouin intensity noise is studied. The protocol introduces a new way to enhance distributed Brillouin sensing performance.

Demonstrated is a unique method for sensing performance enhancement in Brillouin optical time-domain analyzers (BOTDA). A Brillouin gain spectrum (BGS) is ...

Preparation of Extracellular Matrix Protein Fibers for Brillouin Spectroscopy

Brillouin spectroscopy is an emerging technique in the biomedical field. It probes the mechanical properties of a sample through the interaction of visible light with thermally induced acoustic waves or phonons propagating at a speed of a few km/sec. Information on the elasticity and structure of the material is obtained in a nondestructive contactless manner, hence opening the way to in vivo applications and potential diagnosis of pathology. This work describes the application of Brillouin spectroscopy to the study of biomechanics in elastin and trypsin-digested type I collagen fibers of the extracellular matrix. Fibrous proteins of the extracellular matrix are the building blocks of biological tissues and investigating their mechanical and physical behavior is key to establishing structure-function relationships in normal tissues and the changes which occur in disease. The procedures of sample preparation followed by measurement of Brillouin spectra using a reflective substrate are presented together with details of the optical system and methods of spectral data analysis.

We present a protocol for the application of Brillouin light scattering spectroscopy to elastin and trypsin-purified type I collagen fibers of the extracellular matrix to extract their full elastic properties.

Preparazione della matrice extracellulare fibre proteiche per Brillouin Spettroscopia

Brillouin spectroscopy is an emerging technique in the biomedical field. It probes the mechanical properties of a sample through the interaction of ...

Multiplex Chemical Imaging Based on Broadband Stimulated Raman Scattering Microscopy

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a nonlinear optical technique for label-free chemical imaging. This analytical tool delivers chemical maps at high speed, and high spatial resolution of thin samples by directly interrogating their molecular vibrations. In its standard implementation, SRS microscopy is narrowband and forms images with only a single vibrational frequency at a time. However, this approach not only hinders the chemical specificity of SRS but also neglects the wealth of information encoded within vibrational spectra. 
These limitations can be overcome by broadband SRS, an implementation capable of extracting a vibrational spectrum per pixel of the image in parallel. This delivers hyperspectral data that, when coupled with chemometric analysis, maximizes the amount of information retrieved from the specimen. Thus, broadband SRS improves the chemical specificity of the system, allowing the quantitative determination of the concentration of the different constituents of a sample. Here, we report a protocol for chemical imaging with broadband SRS microscopy, based on a home-built SRS microscope operating with a custom differential multichannel-lock-in amplifier detection. It discusses the sample preparation, alignment of the SRS apparatus, and chemometric analysis. By acquiring vibrational Raman spectra, the protocol illustrates how to identify different chemical species within a mixture, determining their relative concentrations.

We present a protocol to acquire chemical images with broadband stimulated Raman scattering (SRS) microscopy. Based on an SRS microscope that operates with differential multichannel-lock-in detection, the protocol describes the sample preparation, adjustment of the SRS apparatus, and chemometrics to disentangle different constituents of chemically heterogeneous samples.

Imaging chimico multiplex basato sulla microscopia a dispersione Raman stimolata a banda larga

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a nonlinear optical technique for label-free chemical imaging. This analytical tool delivers chemical maps ...

Alta velocità sub-GHz spettrometro per l'analisi di Brillouin Scattering

Riepilogo

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