MEMS-peilin hyödyntäminen kaksoisfotoniviritteisessä fluoresenssiteknologiassa

Abstract

Kaksoisfotoniviritys on ilmiö, jossa kaksi lähes samanaikaisesti molekyyliin saapuvaa fotonia virittää elektronin ylemmälle energiatilalle. Elektronin palatessa perustilaansa se emittoi fotonin, jonka aallonpituus eroaa virittävien fotonien aallonpituudesta. Kaksoisfotoniviritystä voidaan hyödyntää esimerkiksi diagnostiikassa, jossa sen avulla kyetään määrittämään näyteliuoksessa olevien antigeenien määrä ja näin selvittämään onko näytteessä jotakin tiettyä taudinaiheuttajaa.

ArcDia International Oy Ltd:n kaksoisfotoniviritykseen perustuvassa diagnostiikkalaitteessa käytetään viritykseen lasersädettä. Tällä hetkellä tuotannossa olevissa laitteissa lasersäteen poikkeuttamiseen näyteliuoksessa käytetään kahta pietsosähk öiseen ilmiöön perustuvaa skanneripeiliä. Tässä opinnäytetyössä selvitettiin, olisiko mahdollista käyttää näiden peilien sijasta yhtä MEMS-peiliä (engl. micro-electromechanical- mirror).

MEMS-peiliä varten tehtiin optiselle pöydälle koejärjestely, jossa kahden linssin avulla suurennettiin MEMS-peililtä objektiiville saapuva lasersäde. Sopivien polttovälien linssit pääteltiin kokeellisesti. MEMS-peiliä kontrolloimiseen käytetty ohjelmisto oli alussa Arduino IDE ja myöhemmässä vaiheessa Vivado Design Suite. MEMS-peiliä ja koejärjestelyä testattiin mittaamalla mikropartikkeleja sisältävästä liuoksesta sekä partikkeleista siroavaa laservaloa että fluoroforeista emittoitunutta valoa.

Peilin tarkkuuden ja liikkeen tutkimiseksi mitattiin sirontaa myös skannaamalla mikrokokoluokan hilaa ja mitta-asteikkoa. Samalla kun peiliä liikuteltiin, tallennettiin eri kohdista saatu sirontasignaali datavektoriin. Sirontasignaalit, joiden spatiaalinen järjestys datavektorissa tiedettiin, koottiin mustavalkokuviksi ja näitä kuvia tarkastelemalla pääteltiin peilin liikkeen olevan tarpeeksi tarkka tarkasteltavana olevaan laitteistoon.

Lopputuloksena pääteltiin MEMS-peilin olevan teoriassa sopiva käytettäväksi pietsoskannereiden tilalla, mutta tämän opinnäytetyön puitteissa koejärjestelyä ei saatu toimimaan niin hyvin kuin nykyisin tuotannossa olevia laitteita. Ongelmia aiheutti erityisesti koejärjestelyn herkkyys esimerkiksi rakennuksen liikkeille. Erityisesti sirontasignaalien laatu ei ollut niin hyvä kuin olisi toivottu, mutta mahdollinen jatkotutkimus tai vakaampi koejärjestely voisivat ratkaista ongelman.