Лазерный мир

Генические исследования в России играют ключевую роль в развитии животноводства и растениеводства, повышая урожайность на 30–40%. Однако качество анализов зависит от производительности оборудования, в частности, от капилляров, используемых в генетических анализаторах. Институт аналитического приборостроения РАН разработал новые технологии для очистки кварцевых капилляров, что позволяет значительно улучшить эффективность работы лабораторий.
 
 Капилляры, покрытые полиимидной оболочкой, используются для разделения заряженных частиц под действием электрического поля. Толщина капилляров составляет 100–500 мкм, а в линейках одновременно используется от 1 до 24 капилляров. Для обеспечения высокой оптической прозрачности в зоне детектирования необходимо локально удалять защитное покрытие. Разные способы очистки обеспечивают различную трудоемкость, длительность и качество очистки, что влияет на эффективность работы лаборатории.
 
 Институт аналитического приборостроения РАН провел две серии сравнительных исследований для определения эффективных способов удаления полиимида и разработал два вспомогательных устройства для удаления защитной оболочки.

ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
 
 Также было проведено сравнение очистки при помощи лазеров: ультрафиолетового и инфракрасного диапазона. Тестировалось инфракрасное (ИК) излучение СО2 лазера (λ = 10.6 мкм) и ультрафиолетовое (УФ) излучение (λ = 355 нм). Полиимидное покрытие полностью поглощает излучение с длиной волны короче 450 нм и пропускает излучение в диапазоне 500–850 нм. Полиимидное покрытие также поглощает излучение с длиной волны более 5.0 мкм.
 
 Использование СО2-лазера является фактически термическим методом очистки, поскольку излучение этого лазера поглощается как полиимидом, так и кварцем. Мощность лазерного излучения составляла 3.0 Вт, частота повторения импульсов лазерного излучения 5 кГц, скорость сканирования 100 мм/с.
 
 Результаты очистки при помощи СО2-лазера:
 
 — Удаление защитной оболочки капилляров происходило за счет нагрева и сгорания материала оболочки. Механической очистки после лазерной обработки не требовалось.
 
 — Остатки полиимидной оболочки на очищенных участках капилляров отсутствуют.
 
 — Очистка производилась путем вращения капилляра, поскольку кварц за счет своего поглощения не пропускал излучение на противоположную сторону.
 
 Для минимизации нагрева капилляра было протестировано импульсное ультрафиолетовое лазерное излучение с длиной волны λ = 355 нм. Излучение с такой длиной волны хорошо поглощается полиимидным защитным покрытием и практически не поглощается кварцем, что позволяет удалять защитное покрытие через кварцевый капилляр, не вращая его.
 
 В экспериментальной реализации метода с минимальным нагревом капилляра использовалось УФ-лазерное излучение с длиной волны 355 нм со следующими параметрами: длительность импульса τ = 20 нс, частота следования импульсов 50 кГц, диаметр пятна 40 мкм, максимальная мощность лазера 3 Вт. Фоновое излучение в линейке капилляров, изготовленной из капилляров, очищенных при помощи УФ-лазера, составило примерно 20 000 единиц.
 
 К достоинствам лазерной технологии удаления защитной полиимидной оболочки с кварцевых капилляров при помощи УФ-лазерного излучения следует отнести:
 
 — Хорошую воспроизводимость условий очистки благодаря высокой стабильности лазерных параметров.
 
 — Низкий ожидаемый уровень дефектов капилляров.
 
 — Очистка производится в режиме холодной абляции — без заметного нагрева капилляра и термических деформаций.
 
 — В процессе очистки происходит полное удаление полиимидной защитной оболочки, механическая очистка капилляра не требуется.
 
 — Высокая скорость очистки: для одновременной очистки 100 капилляров потребуется около 1 минуты.
 
 — Лазерная очистка обладает высокой технологичностью.
 
 — Лазерная очистка УФ-излучением позволяет производить обработку линейки капилляров без ее вращения.
 
 — Участие оператора в процессе очистки сводится к укладыванию капилляров на предметном столе и сбору капилляров после очистки.
 
 — Лазерная очистка не требует никаких расходных материалов.
 
 Лазерная очистка является более безопасной технологией по сравнению с очисткой при помощи газовой горелки. Лазерная установка может быть оборудована локальной вытяжкой и системой отведения продуктов разложения. Оператор находится вне зоны очистки и не контактирует с токсичными продуктами разложения полиимида и лазерным излучением. Технология является пожаробезопасной.
 
https://meatinfo.ru/news/novie-tehnologii-dlya-povisheniya-effektivnosti-geneticheskih-513583