雷射鑷夾捕捉力之量測與分析

Abstract

雷射鑷夾具有非接觸性捕捉與操縱微米尺度的小粒子之特性，日益成為分子生物學中量測微小生物的運動力的工具。本論文的目標即在利用影像處理技術架設一套可即時量測雷射鑷夾橫向捕捉力的工作平台。 理論上，在雷射鑷夾橫向捕捉範圍內，其捕捉力與微粒子位移量成近似線性作用力關係，有如一「光學彈簧」。對此，我們設計了一雷射鑷夾橫向捕捉力量測實驗，利用已知的水流黏滯力與未知的雷射鑷夾捕捉力達力平衡狀態，據此量化「雷射鑷夾橫向捕捉力」的大小。同時利用影像處理技術測得「微粒子位移量」與「雷射鑷夾橫向捕捉力」的線性關係，來得到光學彈簧的「彈力係數」，並且校正實驗誤差。 在5個不同的雷射功率捕捉之下，實驗結果與理論曲線趨勢相當近似，而且絕對值都相差0.83倍，其誤差來源可能為水黏滯係數隨溫度改變，只要將實驗結果作一比例轉換的校正，仍可作為定量上的分析。