Optische Pinzette - Geck0.de

5 Fangen von Teilchen und Kraft-Leistungs DiagrammeDie Funktionsfähigkeit der optischen Pinzette wird zunächst mit Hefeteilchen alsProbenmaterial getestet, da diese am leichtesten zu fangen sind. Selbst mit fürdie eigentliche Messung ungenügend genauer Justage gestaltet sich das Fangenhierbei als problemlos.Als Probenmaterial für die eigentliche Messung dienen Kügelchen der VerbindungC 3 H 6 N 6 , Melamin genannt. Diese liegen in in verschiedenen Durchmessernim Mikrometerbereich vor, experimentiert wird in diesem Fall mit Kugelnder Größe 2µm, 4µm und 8µm. Letztere sind aufgrund ihres Durchmessers leichterzu fangen, setzen sich allerdings nach kurzer Zeit am Boden fest. Um auchweiterhin Fangexperimente mit einer solchen Probe durchführen zu können,werden einige Tropfen Propanol zur Probenlösung gegeben. Fangexperimentemit 4 oder 2 µm großen Teilchen durchzuführen erwies sich in unserem Fall alsschwierig und brachte dementsprechend weniger Messwerte hervor.Untersucht wird die Größe der Kraft, die sich mit der optischen Pinzette aufein einzelnes Kügelchen ausüben lässt. Hierfür lässt man den Laserstrahl auf einTeilchen der Melaminprobe wirken, so dass es von ihm erfasst wird und gefangenist. Dies lässt sich überprüfen, in dem man die Position des probenenthaltendenObjektträgers mittels der Stellräder verändert, woraufhin das gefangeneTeilchen ”mitwandert“. In zwei verschiedenen Teilversuchen wird die Leistungvariiert, um über wirkende Gegenkräfte Aufschluss über die Kraft zu erlangen,mit der der fokussierte Laserstrahl die Probe angreift.5.1 Bestimmung des Leistung-Kraft-Zusammenhangs beianliegender StrömungIm ersten Teilversuch werden die probefixierenden Kräfte durch das Anlegeneiner Strömung untersucht. Hierfür wird der Objektträger über Schläuche mitdem Pumpsystem verbunden. Die zu untersuchenden Teilchen werden in Wassersuspendiert, die Suspension strömt durch eine im Pumpsystem angelegteStrömung in den Objektträger. Die Strömungsstärke kann durch das Pumpsystemüber die Durchflussrate frei geregelt werden, die Strömungsrichtung imObjektträger ist orthogonal zur Ausbreitung des Laserstrahls. Bei ausgeschalteterStrömung wird ein Teilchen aus der Suspension gefangen, anschließendwird eine Strömung angelegt und sukzessive vergrößert, bis die Strömungskraftstärker als die Laserkraft ist und das Teilchen von der Strömung mitgerissenwird. Der größte Strömungswert, bei dem das Teilchen noch gefangen ist, wirdnotiert. Diese Messung wird für verschiedene Laserausgangsleistungen und Teilchengrößendurchgeführt. Bei einem Teilchendurchmesser von 2 µm gelangenbei angelegter Strömung keinerlei Fangexperimente, auch die Anzahl der erfolgreichen4 µm-Messungen war zu gering, um die Messdaten sinnvoll auswertenzu können. Lediglich Messungen bei Teilchen mit einem Durchmesser von 8 µmkonnten bei den jeweiligen Laserausgangsleistungen in ausreichend großer Anzahldurchgeführt werden. Es wurden Ausgangsleistungen im Bereich 100mW-13