一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，尤其涉及用于微通道表面改性的工作，屬于光學、流體力學、微流控芯片領域。該裝置包括支架、激光輸出頭、風力輸出頭、微通道基片、透光擋板、UV膠層；其中，風力輸出頭包括通風管、通風小孔；該裝置克服了傳統薄膜制備的工藝復雜、加工環境要求高、成本昂貴的缺點，同時，基于氣壓激光固化涂層制備薄膜并對微流控PCR芯片中的激光加工微通道，可對其表面粗糙度和親水性進行改性設計。
【技術實現步驟摘要】
—種面向微通道的表面薄膜制備裝置
本專利技術涉及一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，尤其涉及用于微通道表面改性的工作，屬于光學、流體力學、微流控芯片領域。
技術介紹
從微全分析系統(MiniaturizedTotal Analysis Systems μ -TAS)的概念被提出，到今天為止已發展成為當前世界最前沿科技研究領域之一。它的實質是通過化學分析設備的微型化與集成化，最大限度地把分析實驗室的功能轉移到便攜的分析設備中，甚至集成到方寸大小的芯片上。目前μ -TAS系統的核心技術是微流控技術(Microfluidics)，為了使在芯片系統中的微泵，微閥和微分離檢測系統等微器件全自動化工作，微流控芯片系統中必須用各種不同類型的微通道構成各微元器件工作系統，因此，研究不同類型的微通道和改進其性能，對μ -TAS有重要的科學意義和價值。多數微流控芯片因生物微機電系統(B1MEMS)加工技術成熟而多采用玻璃、石英或者硅作為基板進行制作。因其價格低廉易于加工的特性，聚合物基底如PMMA材料在B1MEMS中占了越來越多的比重。準分子或CO2激光因其加工速度快，加工方案設計可隨時更改，使其成為以PMMA為基板的微流控芯片微通道加工中一種重要的方法。在實驗室的前期研究中，使用過準分子激光和CO2激光成功地加工出了以PMMA作為基板的微流控PCR芯片。在實際的生物實驗中發現，由于微流道的表面粗糙度影響PCR試劑在通道中的流速，因此對微流控PCR芯片的擴增效果也會產生影響。研究表明，微通道的內壁形狀和尺寸，表面粗糙度和親水性等物理量，會影響影響微通道內微流體的流體力學性能。因此使用簡單技術使微通道的內壁面的粗糙度和親水性等物理量改善，在小工作壓力條件下而獲得高流速，對進一步的“功能集成與結構縮微”具有關鍵技術基礎性的科學意義和實用價值。為了進一步提高通道中的流速，利用微流道的表面粗糙度主要受激光能量密度和工作臺的移動速度影響的現象，改善微流道的表面粗糙度和親水性等物理量，又研究了準分子激光拋光對表面粗糙度和親水性等物理量改善。去年利用脈沖激光沉積(PLD)銳鈦相T12薄膜的技術，研究改善微流道表面粗糙度和親水性等物理量。上述兩種工藝方法對改善微流道表面粗糙度的有一定的作用，但還存在一些問題。準分子激光拋光可以使拋光前表面粗糙度Ra為2.66 μ m的微通道在10個脈沖拋光后，表面粗糙度下降到1.58 μ m，但并未實現納米級；而使用脈沖激光沉積(PLD)銳鈦相T12薄膜工藝，盡管微通道沉積T12薄膜的厚度和顆粒大小分別約為200nm和25nm (表面粗糙度Ra大約估計為60-50nm)，但其工藝是一種“非選擇性”微加工工藝，即需要薄膜和不需要薄膜都沉積上了薄膜，而且工藝復雜，加工環境要求和成本高。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，該裝置克服了傳統薄膜制備的工藝復雜、加工環境要求高、成本昂貴的缺點，同時，基于氣壓激光固化涂層制備薄膜并對微流控PCR芯片中的激光加工微通道，可對其表面粗糙度和親水性進行改性設計。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，該裝置包括支架、激光輸出頭、風力輸出頭、微通道基片、透光擋板、UV膠層；其中，風力輸出頭包括通風管、通風小孔；所述微通道基片的微通道表面處涂有UV膠層；激光輸出頭固定在支架頂端且垂直照射在微通道基片的微通道表面處，風力輸出頭安裝在支架側邊的滑槽上且可沿滑槽移動；透光擋板一端固定在微通道基片的微通道表面凸起處，另一端固定在支架上，所述透光擋板與微通道基片水平夾角為Θ (20° < Θ <60° );激光輸出頭的激光輸出端安裝有光圈，根據微通道基片I的微通道寬度可調節光圈的大小，從而實現對微通道基片的光通量、光斑大小進行控制調節；所述通風管中間設置有通風小孔，通風管輸出的風可沿著透光擋板吹到UV膠層表面，根據需要的UV膠層厚度和微通道寬度來調節風力壓強大小。激光輸出頭的光線通過光圈照到微通道表面覆蓋的UV膠層上，根據微通道基片的微通道寬度來自動調節光圈大小控制光通量、光斑大小，風通過通風道沿著一個透光擋板吹到UV膠層表面，根據需要的UV膠層厚度和微通道寬度來調節風力壓強大小；光圈大小由光圈驅動線圈和控制制動線圈來控制光圈的開口大小，風力壓強大小由步進電機控制通風管沿支架的滑槽移動，計算機操控步進電機來控制并由壓力傳感裝置以及壓力閥一起控制風力壓強大小。通風管可以在控制下沿支架滑槽移動，輸入的風力壓強可以自由控制，通過調節光圈的大小來控制通過的光斑大小使其和微通道寬度相匹配，風力壓強、光圈大小均由計算機控制。本裝置在微通道表面覆蓋一層UV薄膜，可以有效地通過風力部分控制微通道的表面形狀，更容易制作出具有一定形狀的微通道，可以更容易的改善表面粗糙度物理特性。與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果。1、本專利技術方便、準確，可根據實際需求制定光圈大小和風力壓強，具有自主性且加工簡單。2、具有可控制性，傳統微通道加工是靠著晶體自主生長的方式，本加工裝置可直接加工微通道表面，3、可加工出一定范圍的內表面形態，可以改變風力的大小來改變UV膠的分布，從而改變內表面形態。【附圖說明】圖1是該裝置的示意圖。圖2為本裝置的控制結構圖。圖中:1、微通道基片，2、通風管，3、通風小孔，4、透光擋風板，5、UV膠層。【具體實施方式】以下結合附圖和實施例對本專利技術作進一步詳細說明。如圖1-2所示，一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，該裝置包括支架、激光輸出頭、風力輸出頭、微通道基片1、透光擋板4、UV I父層5 ;其中，風力輸出頭包括通風管2、通風小孔3 ;所述微通道基片I的微通道表面處涂有UV膠層5 ;激光輸出頭固定在支架頂端且垂直照射在微通道基片I的微通道表面處，風力輸出頭安裝在支架側邊的滑槽上且可沿滑槽移動；透光擋板4 一端固定在微通道基片I的微通道表面凸起處，另一端固定在支架上，所述透光擋板4與微通道基片I水平夾角為Θ (20° < Θ <60° );激光輸出頭的激光輸出端安裝有光圈，根據微通道基片I的微通道寬度可調節光圈的大小，從而實現對微通道基片I的光通量、光斑大小進行控制調節；所述通風管2中間設置有通風小孔3，通風管2輸出的風可沿著透光擋板4吹到UV膠層5表面，根據需要的UV膠層5厚度和微通道寬度來調節風力壓強大小。激光輸出頭的光線通過光圈照到微通道表面覆蓋的UV膠層5上，根據微通道基片I的微通道寬度來自動調節光圈大小控制光通量、光斑大小，風通過通風道2沿著一個透光擋板4吹到UV膠層5表面，根據需要的UV膠層5厚度和微通道寬度來調節風力壓強大小；光圈大小由光圈驅動線圈和控制制動線圈來控制光圈的開口大小，風力壓強大小由步進電機控制通風管2沿支架的滑槽移動，計算機操控步進電機來控制并由壓力傳感裝置以及壓力閥一起控制風力壓強大小。通風管2可以在控制下沿支架滑槽移動，輸入的風力壓強可以自由控制，通過調節光圈的大小來控制通過的光斑大小使其和微通道寬度相匹配，風力壓強、光圈大小均由計算機控制。本專利技術所述的UV膠層5采用使用美國Norland公司的紫外固化光學膠N0A61 ;本裝置在微通道表面覆蓋一層UV薄膜，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，其特征在于：該裝置包括支架、激光輸出頭、風力輸出頭、微通道基片(1)、透光擋板(4)、UV膠層(5)；其中，風力輸出頭包括通風管(2)、通風小孔(3)；所述微通道基片(1)的微通道表面處涂有UV膠層(5)；激光輸出頭固定在支架頂端且垂直照射在微通道基片(1)的微通道表面處，風力輸出頭安裝在支架側邊的滑槽上且可沿滑槽移動；透光擋板(4)一端固定在微通道基片(1)的微通道表面凸起處，另一端固定在支架上，所述透光擋板(4)與微通道基片(1)水平夾角為θ；激光輸出頭的激光輸出端安裝有光圈，根據微通道基片(1)的微通道寬度可調節光圈的大小，從而實現對微通道基片(1)的光通量、光斑大小進行控制調節；所述通風管(2)中間設置有通風小孔(3)，通風管(2)輸出的風可沿著透光擋板(4)吹到UV膠層(5)表面，根據需要的UV膠層(5)厚度和微通道寬度來調節風力壓強大小；激光輸出頭的光線通過光圈照到微通道表面覆蓋的UV膠層(5)上，根據微通道基片(1)的微通道寬度來自動調節光圈大小控制光通量、光斑大小，風通過通風道(2)沿著一個透光擋板(4)吹到UV膠層(5)表面，根據需要的UV膠層(5)厚度和微通道寬度來調節風力壓強大小；光圈大小由光圈驅動線圈和控制制動線圈來控制光圈的開口大小，風力壓強大小由步進電機控制通風管(2)沿支架的滑槽移動，計算機操控步進電機來控制并由壓力傳感裝置以及壓力閥一起控制風力壓強大小。...
【技術特征摘要】
1.一種面向微通道的表面薄膜制備裝置，其特征在于:該裝置包括支架、激光輸出頭、風力輸出頭、微通道基片(I)、透光擋板(4)、UV膠層(5);其中，風力輸出頭包括通風管(2)、通風小孔(3);所述微通道基片(I)的微通道表面處涂有UV膠層(5);激光輸出頭固定在支架頂端且垂直照射在微通道基片(I)的微通道表面處，風力輸出頭安裝在支架側邊的滑槽上且可沿滑槽移動；透光擋板(4) 一端固定在微通道基片(I)的微通道表面凸起處，另一端固定在支架上，所述透光擋板(4)與微通道基片(I)水平夾角為Θ ;激光輸出頭的激光輸出端安裝有光圈，根據微通道基片(I)的微通道寬度可調節光圈的大小，從而實現對微通道基片(I)的光通量、光斑大小進行控制調節；所述通風管(2)中間設置有通風小孔(3)，通風管(2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳堅，王凱，陳濤，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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