Instrumentierung Flashcards
(40 cards)
1
Q
Beschreibe das heute gängige Membranmodell
A
- Singer und Nicholls Flüssigmosaikmodell
- Proteine, die in Membran integriert sind, sind Satz globulärer Moleküle –> die ionischen und hochpolaren Gruppen ragen aus Membran in wässrige Phase –> unpolaren Gruppen sind weitgehend im hydrophoben Inneren der Membran
- die globulären Moleküle sind teilweise in eine Matrix aus Phospholipid eingebttet
- der Großteil des Phospholipids ist als diskontinuierliche flüssige Doppelschicht organisiert, obwohl ein kleiner Teil des Lipids spezifisch mit den Membranproteinen interagieren kann
- die flüssige Mosaikstruktur ist daher drmal analog zu einer 2D orientierten Lösung von integralen Proteinen oder Lipoproteinen im viskosen Phopholipidllösungsmittel
- Lipidmembran 5 nm Dicke Membran
- keine kovalenten Bindungen
- Doppelschicht: darin Proteine eingebettet
- Glykostruktur, die nach außen gerichtet ist
- innen: Verknüpfung mit Cytoskelett
Lipidmembran:
- Fettsäurekette
- polare Kopfgruppe außen der Membran
- hydrophobe Seitenketten innen
2
Q
Welche Eigenschaften besitzen Lipidmoleküle?
A
- Durchmesser: 1 nm
- bilden Lipidmembranen
- polare Kopfgruppe
- hydrophobe Fettsäureketten (Lipidschwanz)
3
Q
Mit welchen Methoden kann nachgewiesen werden, dass eine Membran eine Doppelschichtstruktur hat?
A
- Färbung
- Gram-negative habedn zwei Membranen –> Farbe kann nicht eindringen
- Elektronenmikroskopie
4
Q
Anhand welcher Kriterien lässt sich bestimmen, ob ein Produkt „bionisch“ ist? Nenne ein Beispiel.
A
. Biologisches Vorbild
- Abstraktion vom biologischen Vorbild
- Übertragung in technische Anwendung
Bsp. Lotus-Effekt
1) Selbstreinigungseffekt von Pflanzenoberflächen durch mikro und monostrukturierte Oberfläche/ wasserabweisenden Effekt der äußeren Wachsschicht und Oberflächenspannung 2) Konstruktion spezieller Mikrostrukturierung von Oberflächen 3) Wasserabweisende Oberflächen
- Integrierte statt additive Konstruktion
- Optimierung des Ganzen statt Maximierung des Einzelelements
- Multifunktionalität statt Monofunktionalität
- Feinabstimmung gegenüber der Umwelt
- Energieeinsparung statt Energieverschleuderung
- Direkte und indirekte Nutzung der Sonnenenergie
- Zeitliche Limitierung statt unnötiger Haltbarkeit
- Totale Rezyklierungstatt Abfallanhäufung
- Vernetzung statt Linearität
- Entwicklung im Versuch-Irrtum-Prozess
- und 8.: Physalis –> Schale wird porös und zersetzt sich
5
Q
Welche Rolle spielt Bionik bei der Entwicklung von modernen Implantaten?
A
- Spongiosa: verknöcherte Zug- und Druckspannungstrajektorien –> Reformieren sich bei Belastungen und nach Brüchen
- Implantate ähnlich aufbauen: versehen mit spongiosaähnlichenr Oberfläche zur kraftschlüssigen Verzahnung
- regelmäßige Strukturen sind technisch besser zu kontrollieren und anpassbar
- Beschichtungen: Gefahr der Entlaminierung –> Lösung: 3D gedruckte Metall-Implantate (Titan)
- heute: maßgeschneiderte Implantate
6
Q
Nenne einen Vordenker der Bionik und dessen Produkt, und beurteile deren Bedeutung für die Entwicklung der Bionik.
A
- Lernen von der Natur für die Technik
- Da Vinci: Verständnis Vogelflug –> Konstruktion Flugapparat
7
Q
Nenne die sechs Fertigungstechniken.
A
- Urformen
- Umformen
- Trennen
- Fügen
- Beschichten
- Generative Fertigungsverfahren
8
Q
Was versteht man unter Zerspanung?
A
- subtraktives Verfahren
- weicheres Material wird durch härteres abgetragen
- MAterial bildet Spähne aus
- Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide ( Bohren, Drehen, Fräsen)
9
Q
Was versteht man unter Generativer Fertigung?
A
- neuartige Verfahren zur Herstellung von Bauteilen, Werkzeugen, die durch schichtweisen Auftrag von Wekstoffen charakterisiert sind –> additiv
- klassische Verfahren formgebunden
- Konstruktion –> Slicen –> Fertigung
10
Q
Beschreibe den Aufbau und die Funktionsweise eines Synchrotrons.
A
- Teilchenbescheluniger
- geladenen Elementarteilchen oder Ionen auf sehr hohe Geschw. beschleunigt –> hohe Ekin
- zur Beschleunigung: hochfrequentes elektrisches Wechselfeld
- teilchen ind nachgeregelte Magnetfelder auf eine in sich geschlossene Bahn geleitet (Undulatoren: abwechselende Ausrichtung –> sinusförmige Bahn)
- -> Teilchen gibt Synchrotrnstrahlung in seiner durchschnittlichen Flugrichtung ab –> Strahlung durch Ablenkung der Teilchen
11
Q
Nenne drei „injection devices“ und grenze sie gegeneinander ab.
A
- n: Anzahl der Magnetpolpaare
- Ablenkmagnet –> mit Wiggler und Undulatoren kann man höhere Leistungen erreichen
- Wiggler: Spektrum wie Ablenkmagnet (kontinuierlich, Verstärkung ist prop. 2n) –> Teilchen werden stärker ausgelenkt (stärkere Magneten verwendet)
- Undulator ( Interferenz der Strahlungsfelder –> Bänderspektrum; Versträkung ist prop. zu n^2) –> Ablenkwinkel in Größenordnung des natürlichen Öfnfugswinels der Strahlung
- Unterschiede durch verschiedene Bauarten erreicht
12
Q
Was ist das reziproke Gitter und wie hängt es mit dem (Röntgen-)Streubild zusammen? Erkläre auch die Bedeutung von Formfaktor und Strukturfaktor.
A
- Röntgenbeugung an Kristall, Kristallstruktur = Gitter +Atombasis, Basis = Atompositionen + Atome
- Kristallebenen können über Miller-Indizes (hkl) beschrieben werden
- Beugungsbedingung: lambda ca. so groß wie a, b (Gitterkonstanten)
- Streuung von Teilchen an Target: Streuungsquerschnitt beschreibt Maß der WW zweier Stoßpartner
- Photonen dringen weit in Material ein, Elektronen schon an Oberfläche gestreut
- Bragg.Bedingung für konstruktive Interferenz: nur in Richtungen Detektion wo Bragg Bed erfüllt und somit Strahlen reflektiert werden
- im inversen Raum Bragg-Reflexe
- reziprokes Gitter im inversen Raum ist Beigungsbild des direkten Gitters
- hkl Ebenen als Punkte darstellbar
- Strukturfaktor: FT von Gitter punkten, in den Bragg konstruktive Interferenz stattfindet
- Formfaktor: FT von Basis (Einhüllende)
- Formfaktor * STrukturfaktor = Streubild
- Atombasis gefaltet mit Gitter = Kristallstruktur
Raumgitter
Basissystem: I = (u,v,w), cm System I = (u,v,w) cm
Reziprokes Gitter
Basissystem: G = (h,k,l), cm^-1 System: G = 2pi (h,k,l) cm^-1
- Ebenenscharen im Raumgitter –> auf einer Ebene der Ebenschar wird der reziproke Gittervektor konstruiert
- Jeder Gitterpunkt symbolisiert eine Ebenschar des Raumgitters –> alle nierdrig indizierten Ebenen finden sich in den Gitterpunkten um den Ursprung wieder
- reziproker Gittervektor G =[h,k,l) steht senkrecht auf der Ebenenschar des Raumgitter mit den Indzizes {h,k,l}
- reziprokes Gitter ist FT des Raumgitters –> jede im Kristall periodische Funktion (zum Beispiel Elektronendrichte) kann durch die durch das reziproke Gitter vorgegeben Ortsfrequenzen entwickelt werdem
- Bsp. Formfaktor: In Raumgitter auf jede Position ein Atom setzen –> Kristall; gleichwertig, wenn man im reziproken Gitter die lokale Elektronendrichte auf jeden Punkt setzt (ist Fourierkomponente der betrachteten Krsitalleigenschaft)
–> Strukturfaktor setzt sich additiv aus den Beiträgen der einzelnen Atome zusanmmen, wobei jeder Beitrag mit einem Phasenfaktor multipliziert wird, der seine Position kodiert
- im Fourierraum
- Beugungsbild des DL
- ist dem DL gleichwertig
- Einheitsvektoren sind senkrecht zu je zwei des DL
- hkl sind Indizes eines Punktes
- geht aus dem DL durch FT hervor
- periodische Eigenschaften erscheinen im inversen Raum als Punkte
- je größer die Periode im DL, desto näher liegen die Punlte am Ursprung
Die Beugungsmaxima sind eine Projektion des reziproke Gitter.
Das reziproke Gitter beschreibt also die räumliche Anordnung derBeugungsmaxima.
13
Q
Aus welchem Material bestehen Elektroden für die Elektrophysiologie?
A
- Silber/Silberchlorid –> reversibel, aber baut sich ab
- Platin –> irreversibel, aberbaut sich nciht ab
14
Q
Welche Transmembranpotentiale gibt es?
A
- Donnan Potential (wird durch fixierte Anionen im Cytoplasma verursacht –> Summe aller Ladungen auf beiden Seiten der Membran muss Null sein –> unterschiedliche Verteilung bei verschiedenartigen Ionen auf beiden Seiten der Membran –> ergibt osmotischen Druck und bewirkt Diffusionspotential)
- Diffusionspotential (Potentialsprung an der Phasengrenze von zwei verschiedenen Elektrolytlösungen (unterscheiden sich in chem. Natur oder Konzentration –> Phasengrenze hier Membran)
- elektrogene Ionenpumpen (wie NAtrium- oder Calciumpumpe –> an Zellgrenzen wird elektrische Potentialdifferenz aufgebaut –> elektrochemische Gradienten können zum Transport anderer Substanzen und zu Signalübertragung genutzt werden)
15
Q
Welche intrinsischen Membranpotentiale gibt es?
A
- Born Potential (beruht auf Sepration der ELektronenbewegung zu Nukleibwegung)
um aus Bereich mit hoher Dielektrizitätskostante in Bereich mit niedriger zu kommen –> Abstreifen der Hydrathülle –> Energieaufwand –> Born-Energie - Oberflächenpotential (Gouy-Chapman Potential) –> Ladungen an Oberfläche eines Teilchens erzeugen Potential –> hat unmittelbar an der Grenzfläche bestimmten Wert –> fällt zur Lösung hin ab (wie ändert sich Potential mit zunehmenden Abstand?) Weiterentwicklung de relktrischen Doppelschicht (auf Oberfläche fixierte Ladungen ziehen Gegenionen an –> el Doppelschicht bildet sich) –> thermische Bewegung der Moleküle wird berücksichtigt
- Dipolpotential –> resultiert aus Ladungsverteilung an der Mbran/WasserGrenzfläche –> vrursach durch Polarisation der in Lipiden vorkommenden funktionalen Gruppen, der Orientierung der an die Membran angelagerten Dipoele ´und die unterschiedlichen Elektronegativitäten der Atome in den Kopfgruppen der Lipide –> Potentialsprung
16
Q
Erkläre den direkten und den inversen Piezoelektrischen Effekt
A
Direkt:
- Erezugung elektrischer Polarisation durch Ausübung mechanischer Spannung auf einen Kristall
Indirekt:
- Erzeugung mechanischer Dehnung durch Anlegen eines elektrischen Feldes an einen Kristall
17
Q
direkter Piezoeffekt
A
- erzeugtes E-feld übt eine Kraft auf Ladungsverteilung des Kristalls aus –> wirkt der auslenkenden mechanischen Kraft entgegen –> erhöht die Starrheit des Kristalls –> Elastitzitätsmodul erhält zusätzlichen Beitrag
18
Q
Wie funktioniert eine Delay-Line Anordnung von Interdigitaltransducern?
A
- IDT beinhaltet 2 Elektroden
- el. Wechselfeld wird angelegt
- inverser Piezoeffekt –> Längenänderung Kristall –> pflanzt sich über oberfläche des Kristalls fort –> mechanische Welle bildet sich aus
- in Gas oder Flüssigkeit –> wenn etwas bindet an angebrachten Rezeptor –> Eigenschaften der Welle ändern sich
- weiterer IDT: hier Piezoeffekt –> Längenänderung verursacht Abstand der Elektroden –> el. Feld
19
Q
Wie hängt die Messvariable Resonanzfrequenz mit der Messgröße Massenbelegungzusammen?
A
- Sauerbrey-Gleichung
- Fremdmasse mf = sfFpf = sFp
- s. Dicke
- F: Fläche
- p: Dichte
- -> lineare Beziehung
- -> Dickenänderung verursacht Frequenzverschiebung df
- df = -f0/(s*p) * y = - cf * y
- y: MAssenbelegung
- cf: Schichtwägemepfinflichkeit
- v: Phasengeschwindigkeit
- df/f0 = - (sfpfF)/(spF) = - mf/(spF) = y/(s*p)
- Zähler: Fremdschicht
- Nenner: Substrat ohen Fremdschicht
20
Q
Beschreibe den Aufbau einer optischen Pinzette.
A
- ein stark fokussierter Laser erzeugt eine KRaft, die groß genug ist, um mikrometergroße dielektrische Partikel einzugangen
- benötigt: Laser, Linse, Objekt, Dämpfendes Medium
- wichtig: nur wenn Brechungsindex des Mediums und des Teilchens sich ausreichend unterscheiden, kann Gradientenkraft sich ausbreiten –> Druck von Laser überkompensieren
21
Q
Erkläre, warum die optische Pinzette ein Teilchen im Laserfokus festhalten kann.
A
- Laserstrahl trifft auf Teilchen, teil wird transmittiert und an Grenzflächen gebrochen –> Ro´ichtungsänderung
- Licht trägt neben Energier auch Impus –> ebenfals Änderung (da Licht Richtung ändert)
- der so übertragene Puls muss nach Impulserhaltung von Teilchen stammen –> also Kraft zwischen Strahl und Teilchen
- unfokussierter Lsserstrahl, Teilchen im Strahlmittelpunkt –> Strahlen haben gleiche Intensität und gleiche Richtung –> gleicher Impuls –> Treffen auf Teilchen –> Richtungsänderung –> Nettoimpulsänderung durch beide Teilstrahlen erfassen –> Laserstrahl erfährt Impulsänderung nach oben –> Kugel wegen Impulserhaltung dann nach unten –> vom Strahl nach unten gedrückt
- nun Teilchen außerhalb Strahlmittelpunkt: Teilstrahlen haben nicht mehr gleiche Intensität und icht mehr gleichen Impuls –> erfahren vom betrag her eine unterschiedliche Impulsänderung –> Impulsänderung für Gesamtstrahl nach links oben –> Kugrl weicht nach rechts unten und wird zum Strahlmittelpunkt (Stelle der Hächsten Intensität gezogen –> 2D Falle, aber Kugel wird immer noch nach unten gedrückt –> benötigt fokussierten laserstrahl, Teilchen im Strahlmittelpunlt aber unterhalb des Laserfokus
- -> gleiche Intensität der Teilstrahlen und damit betragsmäßig gleicher Impuls aber Richtung unterschiedlich –> Laserstrahl erfährt Impulsänderung nach unten –> Teilchen nach oben –> wird zum Laserfokus hingezgen –> Teilchen bewegt sich entgegen Strahlrichtung
22
Q
Welche Komponenten hat die Bewegungsgleichung eines Teilchens in einer optischen Falle?
A
- m*a (Newton)
- ß*v (Zugkraft)
- k*x (Rückstellkraft)
- F(t) (Brownsche Molekülbewegung)
- -> Summe 0
23
Q
Beschreibe den prinzipiellen Aufbau eines Rasterkraftmikroskops
A
- Messspitze, die auf elastisch biegsamen Hebelarm befindet
- wird als Messonde in geringem Abstand über Probenoberfläche geführt
- piezoelektrischer Scanner bewegt hierfür entweder Spitze über Probe oder Probe unter feststehender SPitze
- Verbegungen des Hebelarms (hervorgerufen durch Kräfte zwschen Probe und Spitze) werden hochaufgelöst gemessen –> meist indem ein Laserstrahl auf die Spitze gerichtet und der reflektierte Strahl mit einem Photodetektor aufgefangen wird
- Verbiegungen des Hebelarms geben Aufschluss über die Oberflächeneigenschaften der Probe
24
Q
Mit welchen Methoden kann man die Durchbiegung eines Cantilevers messen?
A
Laserstrahl-Auslenkung
- Laser auf Cantilever
- reflektiertes Licht auf Photodiode
Elektronentunneln (Scanning Tunnling Mikroskop)
Optische Interferenz (zusätzliche Linse)
Kapazitäts-Methode (Gegenplatte und Kapazität zwischen dieser und Cantilever messen)
25
Welches Potential beschreibt die Interaktion zwischen Probe und Cantilever-Spitze?
- Lennard-Jones Potential
- Kräfte: vdW, Pauli
- elektrostatisch, magnetisch, hydrophobisch
- E(x) = A/x^12 - B/x^6
- A: für große Entfernenungen; anziehender Term --> Vdw durch induzierte Dipole
B: abstoßender Term für kleine Entfernungen --> Paul (Überlappungen)
- erst anziehende Kräfte, dann keine, dann abstoßend
--> man muss wissen, in welchem Bereich man ist --> kann zur Umkehrung der Bildhöhe führen
26
Wie lässt sich Mikrofluidik gegen Makro- und Nanofluidik abgrenzen?
Nano: mittlere freie Weglänge in Flüssigkeiten ~ Dimension von Nanokanälen --> Gesetze für kontinuierliche Medien verlieren Gültigkeit
--> Einzelmolekülkollisionen und Wechselwirkungen, QM Prozesse
Mikro: mittlere freie Weglänge in Flüssigkeiten << Dimesnsionen von Mikrokanälen
--> Gesetze für kontinuierliche Medien behalten Gültigkeit
--> Pascal, Laplace, Bernoulli, Poiseulle
Viskositätskräfte ≫Trägheitskräfte
Reibungskräfte ≫beschleunigende Kräfte→kleine Reynolds-Zahl→laminare Strömungen→Masse wird über Diffusion transportiert
Makro: Viskositätskräfte << Trägheitskräfte
Reibungskräfte << beschleunigende Kräfte --> große Reynoldszahl
--> turbulente Strömungen
--> Masse wird über Konvektion transportiert
27
Erkläre die Bedeutung der Reynolds-Zahl für die Mikrofluidik.
- Reynoldszahl: Re = plu/n
- l: Länge des Systems, u: Durchschnittsgeschwindigkeit
- Turbulenzverhalten geometrisch gleicher Körper bei gleicher Re ähnlich
- zähe Flüssigkeitsströmungen sind ähnlich, wenn sie in Gefäßen mit ähnlichen Dimensionsverhältnissen ablaufen und dieselbe Re-Zahl haben
- Re = 2Ekin/WR
- Zähler: doppelte kinetische Energie eines Volumenelements, das sich mit u bewegt
- Nenner: Reibungsenergieverbrauch bei Verschiebung von Volumenelement l^3 um l
- Re ist klein, wenn Ekin < WR --> Beschleunigungskräfte < Reibungskräfte --> Laminar
- Re > Rec: turbulente Strömung
- In mIrkofluidik: Re < 1 --> also laminar (da laminar definiert als Re < 2300)
28
Wie werden Mikrofluidik Kanalsysteme hergestellt Master
A: Nickel-Master
(1) Si Oxidierung --> Sidioxid Schicht entsteht
(2) PhotolackSpin-Coating aufbringen
(3) UV-Lithographie --> bestimmte Bereiche ausgehärtet
(4) Entwicklung des Photolacks (bis hier wie Grundprinzip --> weitere Schritte zum Stabilisieren)
(5) SiO2-Ätzung --> Si unter freigelgten BEreichen ebenfalls weggeätzt
(6) reaktives Ionenätzen(Kanäle)
(7) Coatingmit Titan/Nickel
(8) Galvanisierung (elektrochemisches Abschneiden dünner Schicht --> Schutz gegen Rost)
(9) Lösung von Si in KOH-Lösung --> Silizium auflösen
(10) Schneiden und Polieren
B: BMG-Thermoplastik-Master (bulkmetallic glass)(8)Heißprägung von BMG auf Si --> BMG Platte stark erhitzt unter großem Druck auf Siliziumwafer aufgedrückt --> BMG tritt in Vertiefung ein
(9)Lösung von Si in KOH-Lösung
29
Wie werden Mikrofluidik Kanalsysteme hergestellt PDMS Abguss
- Mischen der Komponenten
- Entgasen (durch MIschen schaumig geworden, Lufteinschlüssen entfernen)
- Gießen und Härten (PDMS auf Master)
- Schneiden (PDMS von Block abgezogen)
- Punchen (Eingas- und Ausgaslöcher für Flüssigkeiten)
- Deckglas mit PDMS beschichtet --> gehärtet --> überschüssiges PDMS abschneiden --> Deckglas mit dünner/glatter PDMS SCHicht (Boden der Kanäle)
- Luft-PLasma: Block und Deckglas werden im Lufplasma oberflächenaktiviert
- Verbinden --> Mirkofluidikchip mit ein- und Ausgang entsteht
- Anschließen
- Experiment
30
Erläutere die Funktionsweise eines mikrofluidischen Bauteils (Schalter, Ventil, H-Filter, hydrodynamische Chromatografie oder Flussfokussierung)
hydrodynamische Chromatografie:
- Grundlage: Brownsche Bewegung
- nur für Teilchen < 1 µm
- Diffusion muss groß genug sein
- Teilchen wechseln statistisch zwischen den Stromlinien
- in sehr schmalen Kanälen innerhalb einer laminar strömenden Flüssigkeit werden größere Teilchen schneller transportiert
- kleinere können diese Geschwindigkeiten nicht annehmen
- Effekt wird zur Separation von Biopolymeren oder synthetischen Polymeren genutzt
31
Welche Komponenten eines Rasterkraftmikroskops müssen insbesondere optimiert werden, um Proben sehr schnell abzubilden?
- Cantilever: kleiner --> höhere Resonazfrequenz --> höhere Aufnahmerate
- Z-Scanner
- Elektronik vom Z-Scanner
- PD Controller
- Amplituden Detektor
- Laserdetektor
32
Mit welchen Sensoren kann man die Positionierung des Scanners in nm-Auflösung messen?
- Piezostack
| - Piezoelektric Tube-Scanner
33
Welche nicht linearen Effekte treten bei Piezos auf?
- Hysterese --> wenn Piezos in open loop Betreibung --> Auslenkung über Spannung: Hin und Rückweg unterschiedlich --> Verhalten nichtmehr prop. zu Soannung --> closed loop --> Regelkreis --> Sensoren, um Positionen des Piezos zu erfassen --> lineares Verhalten bleibt erhalten
- Kriechverhalten --> Nachbewegung des Piezos nach Stoppen --> schießt über gewolltes Ziel hinaus (zeitliche Verzögerung (Piezo dehnt sich weiter aus)
34
Welche Methoden zur Konvertierung des „biologischen“ Signals in ein „physikalisches“ Signal gibt es?
elektrochem. :
- -> Spannung, Strom, Leitfähgikeit
optische:
--> Absorption, Fluoreszenz, FRET
thermodynamische:
--> Enthalphie
piezoelektrische:
--> Resonanzfrequenz, Amplitude, Phase
mechanische
--> Verbiegung, Resonazfrequenz
35
Grundprinzip Mirkofluidikkanalherstellung
- Siliziumplatte, der mit Photlack beschichtet ist
- Maseke drüber halten --> bestimmte Bereiche des Photolacks belichten --> Teile härten aus
- gehärtete Teile werden entfernt --> Negativ des Knalsystems wird behalten (Master)
- darauf Material (zum Beispiel PDMS) und ausgehärtet
- PDMS nach Aushärtung abnehmen --> Positiv
- Positiv wird auf Deckglas gelegt --> Mikrofuidiksystem eingeklemmt zwischen Glas und PDMS --> hierdurch Flüssigkeit
36
Beschreibe den Grundaufbau von Biosensoren
- Probe
- Filter
- Biorezeptor (Enzyme, Antikörper...)
- Signalkonverter (Elektrochem., optisch, mechanisch...)
- Verstärker
- Signalverarbeitung
37
Welche Anforderungen müssen Biosensoren erfüllen?
1) Hohe Sensitivität und Spezifität
2) Großer Messbereich (kleine und große Konzentration)
3) Hohe Messgeschwindigkeit
4) Geringe Probenmenge
5) Hohe Zuverlässigkeit
6) Einfache Kalibriermöglichkeit
7) Hohe Wiederverwertbarkeit
8) Geringe Kosten
38
H-Filter
- Trennung von Teilchen
- liegendes H
- zwei Eingänge oben, zwei Ausgänge unten, in der Mitte verbunden
- in transparenter Flüssigkeit keine Teilchen, in der anderen schon (unterteilt in kleine und große Teilchen)
- laminare Ströme, keine Durchmischung, nur Diffusion möglich
- kleine Teilchen können in Verbindungteil in transparente Flüssigkeit übertreten
- je länger Verbindungsteil, je langsamer Fluss, desto mehr Übertritt
39
Hydrodynamischer Schalter
- zwei Flüssigkeiten treten durch Eingänge rein, in Mitte Probenstrom
- durch Flussfokussierung entscheidbar in welchen Ausgang Flüssigkeit gelenkt werden soll
- durch Erhitzen einer der Kanäle mit Laser erhöht sich der Flüssigkeitsstrom, wodurch Probenflüssigkeit abgelenkt wird
40
Optische Pinzette
- In Abhängigkeit von Wellenlänge und Teilchengröße unterschiedliche Modelle
- Mie-Streuung: Durchmesser d >> Wellenlänge lambda
- Strahlenoptik --> Impulsübertragung --> Brechung an Oberfläche erhält Laserstrahl zusätzlichen Impuls --> wegen Impulserhaltung erfährt Teilchen entgegengesetzten Impuls
- lateral und axial sorgen Impulse dafür, dass sich Teilchen in Richtung des Laserfokus bewegegen
- Rayleigh: d << lambda
- Streukraft, Gradientenkraft
- Gradientenkraft ist nur größer bei starker Fokussierung des Laserstrahls, da Fgrad und Fscatt sich wesentlich darin unterscheiden, dass in Fgrad die Flussstärke als Gradient enthalten ist
- großer Gradient in Laseerflussstärke bedeutet großes Fgrad, was nur bei starker Fokussierung erreichbar ist
