Оптико-акустический метод регистрации динамики растворения наночастиц кремния при лазерном облучении

Лекарственное вещество
Наночастица-носитель
Распознающие элементы
Защитная оболочка
Терапевтические методы
Диагностические методы
Использование наночастиц в медицине
Активная адресная доставка
Пассивная адресная доставка

1) По интенсивности
2) Флуоресценция
3) Оптоакустика
1)Поглощательная спектроскопия
2)Флуоресцентная спектроскопия
Лазер
Кювета с жидкостью и наночастицами
Детектор
Лазер
Кювета с жидкостью
Детектор
Методы измерения концентрации суспензии наночастиц
X
X

Импульсная оптоакустика
Модулированная оптоакустика
Непрерывный лазер
Скважность примерно равна единицы
Использование пьезокерамического резонансного датчика
Синхронный приём на частоте модуляции
Импульсный наносекундный лазер
Большая скважность
Использование широкополосного датчика
Ширина полосы несколько МГц
Отличия методов:
Оптоакустика

Облучение
Поглощение
Локальный нагрев
Расширение
Возникновение волны давления
Генерация звуковой волны
Детектирование
Кювета
Гидрофон(детектор)
Оптический прерыватель
Расширяющаяся частица
Лазерное излучение
Звуковая волна
Волна давления
Регистрация звуковой волны
Модулированная оптоакустика

l
a
Узкое горлышко
Сосуд
1)Среда, заполняющая горлышко начинает перемещаться в одну и другую сторону
2)Из-за перемещения среды в горлышке, среда в сосуде испытывает сжатие и разряжение, тем самым изменяя давление
3)Разность давлений на концах горлышка(атмосферное и внутреннее) и узость горлышка приводят к увеличению скорости среды внутри горлышка.
с –скорость звука в образце
l – длина горлышка
a –площадь сечения
V –объем сосуда
а)детектор на дне кюветы.
б)детектор в кювете.
Резонатор Гельмгольца

f, Hz
Датчик –на дне
Образец –этиловый спирт
Объем –4,5ml
fтеоретическая=4077Hz
fпрактическая =3810Hz
Датчик –в кювете
Образец –вода с раствором наночастиц
A, mV
L, cm
f, Hz

Выбор лазера при CW оптоакустике
В эксперименте был использован CW лазер с длиной волны 445нм.
380 нм: H2O/Ge –6*10-8; Н2О /Si –10-7
445 нм: H2O/Ge –10-8; Н2О /Si –2*10-7
532 нм: H2O/Ge –10-8; Н2О /Si –4*10-7
800 нм: H2O/Ge –10-5; Н2О /Si –5*10-4

Фотодиод
Оптический прерыватель
Непрерывный лазер
Компьютер
Делительный клин
держатель кюветы
Блок управления О.П.
Синхронный усилитель
Кювета
Детектор
Схема модулированной оптоакустики
Звукопоглощающая подложка

Предварительные эксперименты
Зависимость акустического сигнала от времени
Зависимость акустического сигнала от концентрации нанокремния(1:100 и 1:1000)
Зависимость акустического сигнала от концентрации нанокремния(1:1)

Выводы
Был освоен способ измерения концентрации суспензии вещества с помощью метода модулированной оптоакустики.
Изучена зависимость акустического сигнала от частоты модуляции.
Проведено сравнение полученных результатов с теоретической моделью.
Выявлено, что уровень жидкости в кювете сильно влияет на акустический сигнал.
Начата подготовка программного комплекса для одновременного снятия акустического сигнала, температуры кюветы и мощности лазера.