2011 Fiscal Year Annual Research Report
レーザーの作る電磁場を利用した多元分離場による微粒子の分離分析法の研究
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21350046
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
文珠四郎 秀昭 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 教授 (80191071)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
別所 光太郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 准教授 (10300675)
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| Keywords | 微粒子 / 光泳動 / 光熱変換 / 分離分析 |
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| Research Abstract |
レーザー光の電磁場、レーザー誘起光熱変換による温度場や外部直流電場などの力場を複合した新たな多元分離場を設計し、多機能な微粒子の選別分離分析法を開発するための検討を行った。
レーザー光熱変換による温度場の効果を明らかにするため、様々な吸光度をもつ微粒子のレーザー光泳動挙動を解析した結果、光吸収性微粒子では光熱変換による周囲媒体の温度上昇のため光泳動効率がMie散乱理論による計算値よりも大きくなることがわかった。たとえば532nmのレーザーを用いた場合、直径3μmの赤色微粒子では光吸収による光熱変換効果により泳動向率が2倍以上に増大することがわかった。また、このとき微粒子周囲の水媒体は70℃以上になっていることがわかった。このような泳動特性を利用してdouble-Y型のマイクロ流路を用い、レーザー波長における吸収の有無による微粒子の分離を試みた。その結果、532nmのレーザーを用いることにより、吸収の大きい赤色微粒子のみを他の微粒子から分離できることを明らかにした。この原理を用いることにより、吸光度が異なる様々な微粒子を非接触・非破壊で分離する技術への応用が期待できる。
さらに多元分離場として周期的光電磁場の設計を目指し、プリズムと反射鏡を用いて照射レーザーを2つのビームに分解し、これを交叉して照射する方法とフライアイコンデンサアレイを用いる方法を試みた。その結果、フライアイレンズアレイを用いることにより、等間隔で安定な周期的光電磁場を構築することができた。周期的光電磁場内での微粒子の挙動を観測したが、光泳動と思われる挙動を観測することはできなかった。周期的光電磁場内での泳動挙動を観測、研究するためには、レーザー強度をさらに大きくする必要があることが分かった。理
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