Тема выпускной квалификационной работы: «Формирование лазерного пучка в оптической системе прибора капиллярного электрофореза при помощи анаморфных призм». Объектом исследования является оптическая система генетического анализатора НАНОФОР 05, который является прибором капиллярного электрофореза с детекцией флуоресценции, индуцированной лазером. Генетический анализатор НАНОФОР 05 предназначен для определения последовательности нуклеотидов в ДНК (секвенирования), а также для определения длины и/или относительной интенсивности флуоресценции фрагментов ДНК (фрагментного анализа). Целью работы является расширение лазерного пучка в оптической системе генетического анализатора от 1,6 мм до 3,6 мм для засветки объекта, представляющего собой линейку из 24 капилляров, заполненных образцами. Решаемые в работе задачи: – Моделирование существующей схемы расширения пучка, состоящей из пары анаморфных призм в оптической системе генетического анализатора при помощи программы ZEMAX и определение максимально возможного увеличения пучка для заданных оптических компонентов (призм). - Экспериментальное построение схемы с парой анаморфных призм, измерение мощности лазера и величины потерь мощности для разной конфигурации призм относительно друг друга. Сравнение результатов с результатами моделирования ZEMAX. – Моделирование альтернативной схемы расширения пучка с использованием линзы Пауэлла в ZEMAX. В работе проведено компьютерное моделирование оптических схем расширения пучка лазера в программе ZEMAX и физическое моделирование схемы с использованием пары анаморфных призм, проведены экспериментальные измерения мощности лазерного пучка на выходе схемы с призмами, сделаны выводы о возможностях расширения пучка лазера. Результаты работы помогут увеличить производительность генетического анализатора НАНОФОР 05 за счёт увеличения числа образцов, измеряемых одновременно в ходе анализа, что влечёт за собой сокращение времени исследований большого количества образцов и повышение экономической эффективности использования анализатора.

Topic of graduate qualification work: "Laser beam formation in optical system of capillar electroforesis by anamorphic prisms". The object of the study is the optical system of genetic analyzer NANOFOR 05, which is a capillary electrophoresis device with laser-induced fluorescence detection. Genetic analyzer NANOFOR 05 is designed to determine the sequence of nucleotides in DNA (sequencing), as well as to determine the length and/or relative intensity of fluorescence of DNA fragments (fragment analysis). The aim of the work is to extend the laser beam in the optical system of the genetic analyzer from 1.6 mm to 3.6 mm to illuminate the object, which is a line of 24 capillaries filled with samples. Problems solved in the work: – Modeling the existing beam expansion scheme consisting of a pair of anamorphic prisms in the optical system of the genetic analyzer using the ZEMAX program and determining the maximum possible beam magnification for the given optical components (prisms). – Experimental construction of a scheme with a pair of anamorphic prisms, measurement of laser power and power loss values for different prism configuration relative to each other. Comparison of the results with the ZEMAX simulation results. – Simulation of an alternative beam expansion scheme using the Powell lens in ZEMAX. In this work, we performed computer modeling of optical schemes for laser beam expansion in the ZEMAX program and physical modeling of the scheme using a pair of anamorphic prisms, carried out experimental measurements of laser beam power at the output of the scheme with prisms, and drew conclusions about the possibilities of expanding the laser beam. The results will help increase the performance of the NANOFOR 05 genetic analyzer by increasing the number of samples measured simultaneously during the analysis, which entails reducing the time required to analyze a large number of samples and increasing the cost-effectiveness of the analyzer.

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 Прибор капиллярного электрофореза НАНОФОР 05
  • 1.1 Назначение, обобщенная блок-схема прибора, принцип капиллярного гель-электрофореза
  • 1.2. Многоканальный детектор лазерно-индуцированной флуоресценции
• 2 Способы формирования лазерного пучка
  • 2.1. Изменение ширины пучка с помощью линз, схемы Кеплера и Галилея
  • 2.2. Изменение ширины пучка с помощью пары анаморфных призм
  • 2.3. Исследование пары анаморфных призм с преломляющим углом 30 в программе Zemax
• 3. ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА, ПРОХОДЯЩЕГО ЧЕРЕЗ ПАРУ АНАМОРФНЫХ ПРИЗМ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ