ポータブル光ピンセット(光トラップ)実習用キット


  • Designed for Education, Demonstration, and Classroom Use
  • Easy-to-Use Kits Include Components Plus Educational Materials

EDU-OT3/M

Optical Tweezers Kit

Related Items


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光ピンセット(光トラップ)教育用キットが1 µmと3 µmのビーズをトラップする様子を撮影した顕微鏡のサンプルビデオ

光ピンセット(光トラップ)実習用キット

  • 教育、実習、授業用に設計
  • 詳細なマニュアル付きで、組立てと使用が簡単

キットの詳細

  • 光ピンセットの基本的な動作原理の体験
  • ブラウン運動や可視光レーザによる微粒子のトラップの試験
  • 水およびクリーム溶剤における微粒子の3次元トラップの実習
  • 移動後も再調整が不要な構成
  • ノーベル物理学賞受賞(2018年Arthur Ashkin博士)の実験をベースにしたキット
  • 試料作製キットを別売りでご用意(下記参照)

光ピンセット(光トラップ)は、光線のみを使用して小粒子を操作したり動かしたりします。 集光されたレーザ光は、帯電していない1~10 µmの大きさの粒子に力を及ぼすために使われます。そのレーザ光により粒子をトラップ、移動、操作することができます。 この光ピンセット(光トラップ)キットは、授業や研究所での使用に適しています。 このキットでは、光路を簡単に組み立てることができ、試料の位置決めステージ、可視域レーザ光源と実際の観察を容易に行えるよう、カメラシステムが付属しています。 このキットは、30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード(付属品)の上に組み立てられるため再調整の必要なく、実習の目的で簡単に移動させることができます。

また、試料作製キットも別途ご用意しています(下記参照)。光ピンセットキットで操作する試料を準備する際にお使いいただけるアクセサリがセットになっています。試料作製キットは実習用キット向けに最適化されています。

その他の光ピンセット(光トラップ)製品

当社では研究や実習用途向けのモジュール式光ピンセットシステムもご用意しております。当社の実習キットと、モジュール式システムは、「比較」タブで機能の比較がご覧いただけます。

当社の教育用製品とキット

教育用製品シリーズでは、最先端の研究のみならず、多くの古典的な実験を網羅することにより、物理学、光学、フォトニクスを促進させることを目的としています。 いずれのキットにも必要な部品が全て含まれており、詳しいセットアップの手順だけでなく教育内容が盛り込まれた教材も含んだマニュアルが付属します。 これらのキットの価格は、構成部品の金額の総計となっており、付属の教材は無料でご提供しています。 製品購入前および購入後の技術サポートが必要な場合は当社までご相談ください。

注: マニュアルと教材は英語でご用意しております。ご不明な点は、当社までお問い合わせください。

Laser Safety

Thorlabs' Optical Tweezers Educational Kit uses a 658 nm, 40 mW Class 3B laser, which necessitates that all users be trained and follow all necessary safety protocols. This includes wearing laser safety glasses.

We would recommend discussing your needs with your organization's laser safety officer. More details about the laser classification system and Thorlabs laser safety products can be found on the Laser Safety tab.

Optical Tweezers Breadboard
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この光ピンセット(光トラップ)キットは、30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード(付属品)の上に取り付けられ、移動しても再調整は不要です。ネジと赤い囲み線は、部品を取り付ける位置を示しています。

当社の実習用光ピンセット(光トラップ)キットは、教育現場、研究所、その他での教育目的にご利用いただけるよう設計されています。このキットは、可視域のレーザ光源と、油浸を必要としない対物レンズを備えています。観察用のCMOSカメラをPCに接続して、実際の様子を見せることができます。全システムは30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード上に取付けられ、移動しても再調整は不要です。 

EDU-OT3/Mは、EDU-OT2/Mをアップデートした製品で、性能と組立性が改善されています。カメラはイメージング性能の向上のためにCMOSカラーカメラZelux™CS165CU/Mになりました。ビームスプリッターキューブは、トラップに多くのレーザーパワーを配分できるダイクロイックビームスプリッタDMSP605Rに変更されています。ケージプレートは、ネジがより大きくなった最新の製品になり、ケージロッドをより強固に保持できるようになっています。

レーザと顕微鏡システム

キットEDU-OT2/Mでは、トラップ用レーザ光源として658 nmの半導体レーザL658P040を使用します。この40 mWの可視域レーザによって、教育現場の実習での操作中に、顕微鏡を通して簡単にそのスポットが観察できます。このレーザは、Zeiss製の63X、NA0.8の対物レンズを通して集光され、顕微鏡対物レンズの働きもします。試料の照明は、白色LED MCWHL5を使って行い、当社のZeluxカラーCMOSカメラCS165CU/Mを通して観察します。レーザ、顕微鏡と、光ピンセット(光トラップ)キットの光路は、下記左側の写真に示されています。

試料位置決めシステム

試料は3軸の試料ステージの上に乗せられ、実験中、静止したレーザ光線の周りを動きます。このステージは、X軸とY軸の移動向けに、2つの電動式の移動量12 mmの移動ステージMT1/M-Z8と、Z軸の移動向けに、手動式のMT1B/Mとで構成されています。この電動式ステージは、サーボモーターコントローラKDC101によって制御され、それぞれの軸のアクチュエータの速度を自由に設定することができます。試料ステージは下記右側の写真に示されています。

Optical Tweezers Beam Path
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顕微鏡部とカメラ部に光路が表示されています(試料用のステージは表示されていません)。
Optical Tweezers Sample Positioning Stage
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試料ステージ
垂直のアジャスターネジによる移動量は1回転につき150 µmです。
EDU-OT3(/M) Optical Tweezers Kit Specifications
Trap Laser TypeDiode
Trap Laser Wavelength (Typical)658 nm
Trap Laser Power (Typical)40 mW
Complete Trap Laser Specificationsinfo
Objective NA0.8
Working Distance0.3 mm
CameraCS165CU(/M) CMOS Camera
Camera Resolution1440 x 1080 Pixels

光ピンセット(光トラップ)操作

光トラップは、2つの本質的な力により特長づけられています。すなわち、散乱力と勾配力です。散乱力は、輻射圧の原理によるものです。入射するレーザ光は一部粒子によって吸収され、かつ(あるいは)反射されるため、運動量の移動がおこり、これにより粒子は光源から遠ざかります。こうして、散乱力はレーザのパワーと共に増加します。

2つ目の、より重要な力が勾配力です。粒子の屈折率が粒子が存在する液体の屈折率よりも高く、この粒子にレーザが作用する場合、粒子は光強度の最も高い方向に移動し、それによって粒子はレーザ焦点に捕えられます。レーザが強く集光されれば、勾配力が散乱力を上回ることが可能であり、これにより粒子が捕えられて空間の3方向全てに動かすことができます。

実験の目的で、顕微鏡のガラスかプラスチック製のビーズ(約1~10 µm)、または他の様々な物体を、スライドガラス上の液体(水、アルコール)の中に分散させます。レーザを集光し、粒子を捕え、位置決めステージ上のスライドを動かすことで、粒子を移動、操作することができます。対物レンズ、CMOSカメラ、追加のチューブレンズは、顕微鏡の構成部分ですが、それらによって、粒子を捕える過程をPCモニタ上で観察することができます。このキットにより、レーザ出力を変化(最大40 mW)させて粒子を捕える、ブラウン運動による分散の実効速度を評価する、光トラップ力と調和ポテンシャルの決定、トラップの中に粒子が存在する確率を統計的に分析する、などの様々な実験を行うことができます。

レーザの安全情報

このキットに使われているclass 3Bの半導体レーザは、最大42 mWの光パワーを放出します。レーザが直接目に入ると、目をいためる可能性があります。レーザードライバには、キースイッチと安全インターロックが付いていますので、事故を避けるために適切にご使用ください。更に、このキットを使用されるときは、適切なレーザ保護メガネをかけることをお勧めします。詳しくは、「レーザの安全性」タブをご覧ください。

光ピンセットキットを使って1 μmや3 μmのビーズ、より大きなでんぷん粒や乳化粒子などさまざまな試料をトラップしている様子がご覧いただけます

下記には実習の一環として学生が取り組める実験の概要をいくつかご紹介しております。 下記以外にも、マニュアルにはセットアップの調整、カメラとレーザ用に適した焦点面を見つけ出す方法、試料内でトラップした粒子を移動させる方法など様々な実習方法が記載されています。

試料の準備

光ピンセット(光トラップ)キットの試料は簡単に準備することができます。 光ピンセット(光トラップ)の操作や取扱い方法を学ぶ際には、1 µmまたは3 µmのガラスビーズを含む試料を使用するのが便利です。 または、水中油型のエマルションも光ピンセット(光トラップ)キットで捕獲できる粒子を作り出します。

試料作製には、以下の材料が必要です:

  • ウェルの深さが20 µmある顕微鏡用スライド
  • カバーガラス
  • 時計皿
  • ピペット
  • 試料液:
    • ポリスチレンビーズ(PS)と蒸留水の溶液
    • 水中油型エマルション

まず、PSビーズ入りの溶液を時計皿の上に1滴落とし、十分な量の蒸留水と混ぜ合わせます。 この混合液を顕微鏡用スライドのウェルにピペットを使って移します。 カバーガラスと試料の間に気泡ができないようにカバーガラスをかぶせます。

試料は各実験を始める前にその都度準備するか、または、まとめて作る場合は、UV接着剤でスライドとカバーガラスの間を密閉するなどの工夫が必要です。 ただし、教育の効果を考えた場合、実験の際に、学生自身が試料を新たに準備することが望ましいです。

試料作製キットOTKBTKもご用意しています(下記参照)。光ピンセットキットの試料を準備する際にお使いいただけるアクセサリがセットになっています。

Educational Tweezers Dairy Cream Emulsion
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Educational Tweezers Dairy Cream Emulsion
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レーザがオフになると、粒子がエマルションの表面に戻ります。
Educational Tweezers Dairy Cream Emulsion
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Educational Tweezers Dairy Cream Emulsion
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乳化粒子がエマルションの表面下にあるレーザの集光点で保持されます。
Educational Tweezers Dairy Cream Emulsion
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Educational Tweezers Dairy Cream Emulsion
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集光されたレーザがエマルションの表面で浮遊する乳化粒子の1つを下に押し下げます。

水中油型エマルション内での乳化粒子の操作

水中油型エマルションの中では(食用の)生クリームの粒子が、このキットに入っている光ピンセット(光トラップ)で捕えるのに適した大きさです。 生クリーム1滴に十分な量の水を加え、やや乳白色の溶液をつくることで試料が出来上がります。 レーザを使用して乳化粒子をトラップしようとすると、乳化粒子は焦点位置から消え、モニタでははっきり見ることができません。 この観察内容はクリームと水のエマルションの構成で説明がつきます。 生クリームの主な成分は油脂で、水と混ぜ合わせると水面に集まります。 よって乳化粒子は水面に位置します。 しかし、レーザの焦点位置は水面より深い場所にあり、トラップされた乳化粒子はエマルションの中に引き込まれます。 レーザに粒子がトラップされ溶液のさらに深い場所に移動するときに、ステージの高さを(より深い位置に焦点が合うように)調整するとことで、これらの様子を観察することができます。

乳化粒子がトラップされ、フォーカス調整を行い、モニタにはっきり映し出された後、レーザの電源を切って粒子の様子を観察します。 レーザの電源を切った後の乳化粒子はトラップされた場所に留まることはできないので、再び水面まで上昇します。 この場合も同様に、ステージの高さを調整することによって粒子の動きを追うことができます。

 

ブラウン運動

Brownian Motion
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ブラウン運動のスケッチ
Mean Particle Displacement
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異なるサイズのポリスチレンビーズの平均二乗変位が上のグラフに示されています。

ブラウン運動とは、液体中に浮遊している遊離微細粒子が、液体の原子や分子との衝突により、ランダムに運動(移動、回転)することです。 顕微鏡では、粒子の通り道が短くてまっすぐな線に見えます(右図をご覧ください)。 ブラウン運動は、光ピンセット(光トラップ)を用いた実験で観察することができます。 ポリスチレンビーズが、常に全ての方向に動く分子で構成される媒質の中にいます。 分子がこの性質によってビーズに繰り返し衝突するので、ビーズは振動動作を起こし、その様子が光ピンセット(光トラップ)で観察することができます。 温度が高ければ高いほど、分子の動きは激しくなります。

3 µmのポリスチレン球を試料としてお使いください。 まず、レーザの電源を切って、ブラウン運動のみを観察してください。 評価には、2分以上の動画を録画する必要があります。 この間、お互いに干渉しあわない粒子を約5個映像内に納めてください。 1 µmのポリスチレン球を使って同様の動画を撮ってください。 動画は、経時的に粒子のXY位置を測定する画像解析ソフトウェアを使って評価することができます(当社がお勧めするフリーソフトウェアパッケージについてはマニュアルをご覧ください)。

当社では表計算プログラムを使用してデータの評価、グラフ化を行うことをお勧めします。 まず、ビーズの平均二乗変位を求める必要があります。 これは、動画からビーズの位置(x i (t i )、y i (t i ))を異なった時間t iで測定することによって計算できます。

Mean Displacement

ある時間tnまでの平均位置の値は、経時的に測定した全ての値の平均を出すことによって求められます。 個々の粒子の統計誤差の可能性を失くすために、さらに(上の)平均値とM粒子の平均を求めます。

Mean Displacement

この計算には最低でも5個の粒子を用いることをお勧めします。 右のグラフは、3種類のサイズのポリスチレンビーズの時間毎の平均二乗変位値<r ²>(t n)です。 ビーズ径が大きくなるとグラフ線の傾斜が緩やかになり、つまり大きなビーズほど動きが少ないことがわかります。 この結果はブラウン運動の原理によって簡単に説明できます。1 µmの球の方が、1 µmより大きい球よりも水分子の影響を受けて簡単に動きだすのです。 よって、1 µmのビーズはそれ以上の大きさのビーズよりも一定時間内の移動距離が長いのです。

光トラップの最大保持力

溶液内をvの速度で移動する個々のポリスチレンビーズに、周囲の液体からの摩擦力が働き、ビーズの動きを止めます。 この力は、ビーズのサイズと液体の粘度に比例します。

Frictional Force

ここで、R はビーズの半径です。 粘度η eff は、水とビーズを合わせた溶液の「濃さ」を表していて、試料によって違いがあります。 この値は、上記のブラウン運動の実験で求めた液体中の粒子の平均二乗変位から計算することができます。 ビームの二乗変位を表す線の傾きm は、粘度と関連して以下の式で求められます。

Viscosity

ここで、η eff は有効粘度、R は、ビーズの半径、T はケルビン表示の試料の温度、そしてk B は、ボルツマン定数で約1.38 x 1023 J/Kです。有効粘度は、およそ10-3 N s/m²のオーダである必要があります。

ビーズがトラップされている場合、2つの力がビーズに働きます。 1つは、摩擦力F R で、ポリスチレンビーズが停止している場所で生じています。もう1つは、トラップの保持力F H です。 最大保持力は、ビーズがトラップされ得る最大速度v max において必要とされる力と定義されます。 下記の式は、最大保持力と摩擦力が均衡している場合です。

Optical Tweezers Holding Force

EDU-OT2/Mの保持力は、通常およそ数pNで、トラップされた粒子と周囲の液体の屈折率比率に依存します。

ポータブル光ピンセット(光トラップ)キット内容

Portable Optical Tweezers Kit

ミリ規格とインチ規格で型番が異なる部品が含まれている場合、特記がない限り、ミリ規格の寸法はカッコ内に記されています。

Item #DescriptionQty.
Trapping Laser Source
SR9A-DB9ESD Protection and Strain Relief Cable1
L658P040a658 nm, 40 mW Laser Diode1
LTN330-AAdjustable Collimator for Ø5.6 mm Laser Diodes1
KLD101K-Cube™ Laser Diode Driver1
TPS002Laser Diode Driver Power Supply1
RS3.5P8E (RS3.5P4M)Ø1" (Ø25 mm) Pedestal Post, 3" (90 mm) Tall1
CF125Clamping Fork1
KC1-T (KC1-T/M)Tip/Tilt Cage Mount1
AD15FSM1-Threaded Adapter for Ø15 mm Components1
Beam Expander
ER1Ø6 mm Cage Rod, 1" Long2
ER3Ø6 mm Cage Rod, 3" Long2
ER6Ø6 mm Cage Rod, 6" Long2
ER10Ø6 mm Cage Rod, 10" Long2
CP45(/M)30 mm Removable Segment Cage Plate2
CP45T(/M)30 mm Removable Segment Cage Plate, Thick2
LA1074-AØ1/2" Plano-Convex Lens, f = 20 mm1
LA1509-AØ1" Plano-Convex Lens, f = 100 mm1
SM1A6SM05 to SM1 Adapter1
SM05L03SM05 Lens Tube, 0.3" Long1
TR3 (TR75/M)Ø1/2" (Ø12.7 mm) Post, 3" (75 mm) Long1
PH3 (PH75/M)Ø1/2" (Ø12.7 mm) Post Holder, 3" (75 mm) Long1
CF125Clamping Fork1
BE1 (BE1/M)Pedestal Base Adapter1
Sample Positioning System
MT1-Z8 (MT1/M-Z8)Motorized Translation Stage, 1/2" (12 mm) Travel2
MT1B (MT1B/M)Manual Translation Stage, 1/2" (13 mm) Travel1
KDC101K-Cube™ DC Servo Motor Controller2
KPS101a15 V Power Supply2
MT402Right Angle Bracket1
MT405Side-Mounted Actuator Adapter2
-Slide Holder Part 11
-Slide Holder Part 21
MT401 (MT401/M)Mounting Base for Translation Stages1
Right-Angle Mirrors
KCB1C(/M)Right Angle Kinematic Mirror Mount2
PF10-03-P01Ø1" Protected Silver Mirror2
SM1L05Ø1" Lens Tube, 0.5" Long2
SM1L10Ø1" Lens Tube, 1" Long2
SM1CPL10SM1 Lens Tube Coupler2
  • This is a class 3B laser and necessitates that all users be trained and follow all necessary safety protocols, including wearing laser safety goggles.
Item #DescriptionQty.
Microscope
CS165CU(/M)Zelux™ 1.6 MP Color CMOS Camera1
SM1T2SM1 Lens Tube Coupler2
SM1NT1SM1 Locking Ring1
C1498 (C1498/M)Ø1.5" Post Clamp3
SM1L15SM1 Lens Tube, 1.5" Long1
CP33(/M)SM1-Threaded Cage Plate4
CP33T(/M)Thick SM1-Threaded Cage Plate1
SPT1C(/M)XY Slip Plate Positioner1
CM1-DCH(/M)30 mm Cage Cube with Dichroic Filter Mount1
DMSP605R25 mm x 36 mm Shortpass Dichroic Mirror, 605 nm Cutoff1
FES0650Ø1" Shortpass Filter, 650 nm Cut Off1
LB1676Ø1" Bi-Convex Lens, f = 100 mm1
SM1CP2SM1 End Cap1
DP14A(/M)Ø1.5" Damped Mounting Post1
ER05Ø6 mm Cage Rod, 0.5" Long4
ER1.5Ø6 mm Cage Rod, 1.5" Long4
ER3Ø6 mm Cage Rod, 3" Long4
MCWHL7Cold White Mounted LED1
LEDD1BT-Cube™ LED Driver1
KPS101a15 V Power Supply1
SM1L10SM1 Lens Tube, 1" Long1
DG10-600Ø1" N-BK7 Ground Glass Diffuser1
-Zeiss Microscope Objective, 63X, 0.8 NA1
SM1A17M27 x 0.75 to SM1 Adapter1
Additional Components
MB1224 (MB3060/M)Aluminum Breadboard, 1' x 2' (30 cm x 60 cm)1
RDF1Set of 4 Rubber Damping Breadboard Feet1
SPW606SM1 Spanner Wrench, 1" Long1
BBH1Set of 2 Breadboard Handles1
CPA1Cage Alignment Plate1
ADF1Fluorescent Alignment Disk, Blue1
  • 日本国内用のアダプタと共に発送します。

インチ規格:付属のネジとレンチ類

Item #DescriptionQty.Item #DescriptionQty.
SPW502Spanner Wrench for
Slotted SM1 Locking Rings
1SH25S075a1/4"-20 Cap Screw,
3/4" Long
4
BD-5/645/64" Balldriver1SH8S038a8-32 Cap Screw,
3/8" Long
2
BD-3/16L3/16" Balldriver1SH8S050a8-32 Cap Screw,
1/2" Long
3
CCHKImperial Hex Key Set1SS8S050a8-32 Setscrew,
1/2" Long
1
-1/4"-20 Cap Screw,
0.315" Long
2SD11/4" to #8
Counterbore Adapter,
10 Pack
1
SH25S038a1/4"-20 Cap Screw,
3/8" Long
10-#8 Washer2
SH25S050a1/4"-20 Cap Screw,
1/2" Long
12-1/4" Washer22
SH25S063a1/4"-20 Cap Screw,
5/8" Long
8-1/8" x 1/4"
Steel Dowel Pin
8

ミリ規格:付属のネジとレンチ類

Item #DescriptionQty.Item #DescriptionQty.
SPW502Spanner Wrench for
Slotted SM1 Locking Rings
1SH6MS20aM6 Cap Screw,
20 mm Long
4
BD-2M2 mm Balldriver1SH4MS10aM4 Cap Screw,
10 mm Long
2
BD-5ML5 mm Balldriver1SH4MS12aM4 Cap Screw,
12 mm Long
3
CCHK/MMetric Hex Key Set1SS4MS12aM4 Setscrew,
12 mm Long
1
-M6 Cap Screw,
8 mm Long
2SD1M6 to M4
Counterbore Adapter,
10 Pack
1
SH6MS10aM6 Cap Screw,
10 mm Long
10-M4 Washer2
SH6MS12aM6 Cap Screw,
12 mm Long
12-M6 Washer22
SH6MS16aM6 Cap Screw,
16 mm Long
8-1/8" x 1/4"
Steel Dowel Pin
8
  • ネジの表内の数量はキットに付属するネジの数量です。表記の型番でより多くの数量の再注文が可能です。

ソフトウェアのダウンロード

当社では、こちらの光ピンセット用ソフトウェアとしてThorCam™およびKinesis®ソフトウェアパッケージのご使用を推奨しています。ソフトウェアのインストールおよび設定についてはマニュアルをご参照ください。

カメラ用ソフトウェアThorCam

Version 3.5.1

全てのソフトウェアがこちらからダウンロード可能です。

Software Download

コントローラ用ソフトウェアKinesis

Kinesis: Version 1.14.25

Kinesisソフトウェアパッケージはこちらからダウンロード可能です。

Software Download

当社では、研究や教育の実習現場でお使いいただけるモジュール式の光ピンセットキットと、このページでご紹介している光トラップの基礎を学んでいただくための光ピンセット実習用キットの2種類の光ピンセットをご用意しています。 当社のモジュール式の光ピンセットキットと実習用キットは一見似ていますが、下表に要約されているように、それぞれ多くの異なる特長を備えています。

Educational KitModular System
Item #EDU-OT3(/M)OTKB(/M)
Laser Wavelength658 nm (Visible)976 nm (IR)
Laser Power40 mW300 mW
Objective TypeAirImmersion
Positioning SystemServo Motor in XY; Manual in ZPiezo Actuators and Strain Gauge in XYZ
Force MeasurementCamera Image Analyzed with Open Source SoftwareBack Focal Plane Detection via Position Sensing Detector (Optional)
ConfigurationUprightInverted
Target Groups
  • Undergraduate University Lab Courses
  • Labs for Advanced High School Students
  • Research Labs in Need of an Optical Micromanipulation Setup with Full Access to All Components
  • Ability to Customize / Extend System
  • Ability to Combine with Imaging Modalities such as Fluorescence or Raman Microscopy
  • Advanced University Lab Courses
Educational Aspects
  • Fundamental Working Principles of an Optical Tweezers Setup
  • Preparation of Samples
  • Finding the Right Focal Plane
  • Demonstrate 3D Trapping with Water and Cream Solution
  • Examine Brownian Motion
  • Estimate Trapping Forces
  • Estimate the Effective Viscosity of a Sample Solution
  • Probing Individual Cells and Their Internal Components
  • Measuring Forces Generated by Molecular Motors
  • Analysis of Biological Macromolecules
  • Drag Forces in Microfluidics
  • Trapping of Nanoparticles

Laser Safety and Classification

Safe practices and proper usage of safety equipment should be taken into consideration when operating lasers. The eye is susceptible to injury, even from very low levels of laser light. Thorlabs offers a range of laser safety accessories that can be used to reduce the risk of accidents or injuries. Laser emission in the visible and near infrared spectral ranges has the greatest potential for retinal injury, as the cornea and lens are transparent to those wavelengths, and the lens can focus the laser energy onto the retina. 

Laser GlassesLaser CurtainsBlackout Materials
Enclosure SystemsLaser Viewing CardsAlignment Tools
Shutter and ControllersLaser Safety Signs

Safe Practices and Light Safety Accessories

  • Laser safety eyewear must be worn whenever working with Class 3 or 4 lasers.
  • Thorlabs recommends the use of laser safety eyewear whenever working with laser beams with non-negligible powers (i.e., < Class 2) since metallic tools such as screwdrivers can accidentally redirect a beam.
  • Laser goggles designed for specific wavelengths should be clearly available near laser setups to protect the wearer from unintentional laser reflections.
  • Goggles are marked with the wavelength range over which protection is afforded and the minimum optical density within that range.
  • Laser Safety Curtains and Laser Safety Fabric shield other parts of the lab from high energy lasers.
  • Blackout Materials can prevent direct or reflected light from leaving the experimental setup area.
  • Thorlabs' Enclosure Systems can be used to contain optical setups to isolate or minimize laser hazards.
  • A fiber-pigtailed laser should always be turned off before connecting it to or disconnecting it from another fiber, especially when the laser is at power levels above 10 mW.
  • All beams should be terminated at the edge of the table, and laboratory doors should be closed whenever a laser is in use.
  • Do not place laser beams at eye level.
  • Carry out experiments on an optical table such that all laser beams travel horizontally.
  • Remove unnecessary reflective items such as reflective jewelry (e.g., rings, watches, etc.) while working near the beam path.
  • Be aware that lenses and other optical devices may reflect a portion of the incident beam from the front or rear surface.
  • Operate a laser at the minimum power necessary for any operation.
  • If possible, reduce the output power of a laser during alignment procedures.
  • Use beam shutters and filters to reduce the beam power.
  • Post appropriate warning signs or labels near laser setups or rooms.
  • Use a laser sign with a lightbox if operating Class 3R or 4 lasers (i.e., lasers requiring the use of a safety interlock).
  • Do not use Laser Viewing Cards in place of a proper Beam Trap.

 

Laser Classification

Lasers are categorized into different classes according to their ability to cause eye and other damage. The International Electrotechnical Commission (IEC) is a global organization that prepares and publishes international standards for all electrical, electronic, and related technologies. The IEC document 60825-1 outlines the safety of laser products. A description of each class of laser is given below:

ClassDescriptionWarning Label
1This class of laser is safe under all conditions of normal use, including use with optical instruments for intrabeam viewing. Lasers in this class do not emit radiation at levels that may cause injury during normal operation, and therefore the maximum permissible exposure (MPE) cannot be exceeded. Class 1 lasers can also include enclosed, high-power lasers where exposure to the radiation is not possible without opening or shutting down the laser. Class 1
1MClass 1M lasers are safe except when used in conjunction with optical components such as telescopes and microscopes. Lasers belonging to this class emit large-diameter or divergent beams, and the MPE cannot normally be exceeded unless focusing or imaging optics are used to narrow the beam. However, if the beam is refocused, the hazard may be increased and the class may be changed accordingly. Class 1M
2Class 2 lasers, which are limited to 1 mW of visible continuous-wave radiation, are safe because the blink reflex will limit the exposure in the eye to 0.25 seconds. This category only applies to visible radiation (400 - 700 nm). Class 2
2MBecause of the blink reflex, this class of laser is classified as safe as long as the beam is not viewed through optical instruments. This laser class also applies to larger-diameter or diverging laser beams. Class 2M
3RClass 3R lasers produce visible and invisible light that is hazardous under direct and specular-reflection viewing conditions. Eye injuries may occur if you directly view the beam, especially when using optical instruments. Lasers in this class are considered safe as long as they are handled with restricted beam viewing. The MPE can be exceeded with this class of laser; however, this presents a low risk level to injury. Visible, continuous-wave lasers in this class are limited to 5 mW of output power. Class 3R
3BClass 3B lasers are hazardous to the eye if exposed directly. Diffuse reflections are usually not harmful, but may be when using higher-power Class 3B lasers. Safe handling of devices in this class includes wearing protective eyewear where direct viewing of the laser beam may occur. Lasers of this class must be equipped with a key switch and a safety interlock; moreover, laser safety signs should be used, such that the laser cannot be used without the safety light turning on. Laser products with power output near the upper range of Class 3B may also cause skin burns. Class 3B
4This class of laser may cause damage to the skin, and also to the eye, even from the viewing of diffuse reflections. These hazards may also apply to indirect or non-specular reflections of the beam, even from apparently matte surfaces. Great care must be taken when handling these lasers. They also represent a fire risk, because they may ignite combustible material. Class 4 lasers must be equipped with a key switch and a safety interlock. Class 4
All class 2 lasers (and higher) must display, in addition to the corresponding sign above, this triangular warning sign. Warning Symbol

The Portable Optical Tweezers Educational Kit was developed in cooperation with Antje Bergmann and Daniela Rappa from the Karlsruhe Institute of Technology.

Do you have ideas for an experiment that you would like to see implemented in an educational kit? Contact us at techsupport@thorlabs.com; we'd love to hear from you.


Posted Comments:
Marcin Sleczka  (posted 2020-09-11 03:27:37.247)
Dear Thorlabs Team, Could you tell me where I can buy slide holder for this kit? I have bought separately most of the elements where slider holder I have replaced by MAX3SLH. I have problem to connected it with the XYZ stage right now. Do you have any suggestion how to resolve this issue? Best regards Marcin Sleczka
soswald  (posted 2020-09-11 08:17:57.0)
Response from Sönke at Thorlabs: Dear Marcin, thank you for your feedback. We can provide the slide holder as custom items. I have reached out to you directly to discuss this further. Please be aware that the kit price is always equal to the sum of the component prices, there is no extra charge when buying the kit as a whole.
Jing Xu  (posted 2020-02-24 18:59:13.347)
Hi, We have the EDU-OT1 portable optical tweezer system for our junior lab class. In this system, the LED light source does not go through a condenser lens (or similar) before reaching the sample plane. As a result, the LED light output is diverging as it reaches the sample plane. Can you please help resolve this problem? The LED light needs to be at focus at the sample plane. Neither the manual nor the kit we have indicate how this focusing might take place. Your input is very much appreciated. Best, Jing
mdiekmann  (posted 2020-02-27 07:35:40.0)
Jens Kuchenmeister: A response from Jens at Thorlabs to Jing: There are different illumination patterns for microscopes and the simplest is a divergent illumination. The ability of the setup to observe and trap particles is not negatively affected by this simple illumination pattern.
Carlos Luna  (posted 2019-03-28 19:52:15.347)
I am very interested in this Portable Optical Tweezers Educational Kit. However, I would like to use this set up for quantitative differential phase contrast. So, I want to use this setup more like a highly reconfigurable digital microscope for which I do not need the laser part of this kit. I would like to kindly ask you to help me tailor a kit for my specific needs. Relevant paper: Michael Chen, Zachary F. Phillips, and Laura Waller, “Quantitative differential phase contrast (DPC) microscopy with computational aberration correction,” Opt. Express 26, 32888-32899 (2018) Please let me know if you need more details. I look forward to hear from you. Kind regards, Carlos Luna jcrl.luna@gmail.com Science and Research 1 University of Houston TX
nreusch  (posted 2019-04-02 06:03:42.0)
This is a response from Nicola at Thorlabs. Thank you for your inquiry! We will get back to you directly to discuss your specific application.

光ピンセット(光トラップ)実習用キット

Download Educational Materials
  • 全てのハードウェアとツールが含まれるフォトニクスキット(PCは付属しません)
  • 組立てと使用が容易になる詳細なマニュアル付き
  • 光ピンセット用に最適化された試料作製キットを別売りでご用意(下記参照)

光ピンセット(光トラップ)実習用キットEDU-OT3/Mには、光ピンセット(光トラップとも呼ばれます)を構築するために必要なコンポーネントが含まれています。光路、試料の位置決めステージ、可視のレーザ光源、カメラシステムなどを容易に組み立てられるのが特長です。この教育用キットは、30 cm x 60 cmのアルミニウム製光学ブレッドボード(付属品)の上に組み立てられ、再調整せずに実習の目的で簡単に移動できます。

別売りの試料作製キット(下記参照)は、光ピンセットキットで操作する試料を準備する際にお使いいただけるアクセサリがセットになっています。

+1 数量 資料 型番 - インチ規格 定価(税抜) 出荷予定日
EDU-OT3 Support Documentation
EDU-OT3NEW!ポータブル光ピンセット(光トラップ)実習用キット(インチ規格)
¥1,241,050
5-8 Days
+1 数量 資料 型番 - ミリ規格 定価(税抜) 出荷予定日
EDU-OT3/M Support Documentation
EDU-OT3/MNEW!ポータブル光ピンセット(光トラップ)実習用キット(ミリ規格)
¥1,241,050
5-8 Days

光ピンセット用試料作製キット

OTKBTKは、当社の光ピンセットキットOTKB/M、ポータブル光ピンセット教育用キットEDU-OT3/Mと共にお使いいただけるよう設計されています。 光ピンセットをお使いいただく際、試料の準備や、光トラップの試験などにお使いいただくと便利です。 キット内容は下記の通りです。

  • 顕微鏡用の不乾性液浸油、Cargille Type LDF
    • EDU-OT3/Mでは使用しません。
  • 脱イオン化された水に入った非機能化溶融石英ビーズ:Ø2.06 µm、2 g/ml
  • 容量が50 µLのミニピペット
  • 溝付きのプラスチック製スライド2枚:高さ400 µm、容量100 µL
  • ウェル付き顕微鏡用スライドガラス5枚、Ø10 mm、厚さ20 µm
  • カバーガラス100枚、18 mm x 18 mm、厚さ No.1.5
  • 浸油用のスポイト
+1 数量 資料 型番 - ユニバーサル規格 定価(税抜) 出荷予定日
OTKBTK Support Documentation
OTKBTK光ピンセット用試料作製キット
¥20,411
5-8 Days
Last Edited: Feb 10, 2014 Author: Dave Gardner