基于蒙特卡罗模拟的热驱动法测量光阱刚度

简介：
本研究采用蒙特卡罗模拟方法结合热驱动技术，提出了一种新颖的测量光学微操控系统中光阱刚度的技术。该方法通过分析受约束微粒的随机运动特性，精确估算出光阱的物理参数，为纳米尺度下的科学研究提供了有力工具。 在使用光镊测量微米粒子或生物大分子之间的力学特性之前，必须对光镊的光阱刚度进行精确标定，选择合适的标定方法对于确保测量准确性至关重要。采用Monte-Carlo方法模拟了光阱中一个粒子5秒内的位移变化信号序列，采样频率为10^5 Hz。基于不同程度噪声和不同偏移量条件下的实验数据，使用三种热驱动力分析法对光阱刚度进行标定。结果表明，这三种方法的理想误差均小于2.5%；将粒子的位移序列减去其平均值后得到新的位移序列再进行刚度标定可以消除由于偏移引入的误差；与功率谱法和玻尔兹曼分布法相比，均方位移法具有更强的抗噪声干扰能力。