[发明专利]加热装置和用于发生化学反应的设备

说明书

技术领域

本发明涉及加热领域，尤其涉及利用光加热的领域。

背景技术

目前，激光加工、打标和化学反应等领域广泛地利用光加热的技术。激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工等的一门技术，其基本原理就是利用激光产生热量加热材料然后对材料进行处理。打标是用激光束在各种不同的物质表面烧蚀或者刻蚀永久标记的技术。打标的工作原理为：激光发生器生成高能量的连续激光光束，当激光作用于承印材料时，处于基态的原子跃迁到较高能量状态；处于较高能量状态的原子不稳定，会很快回到基态，当原子返回基态时释放出额外的能量，并这些能量由光能转换为热能，使表面的材料瞬间熔融甚至气化，从而形成图文标记。多种化学反应（尤其是生物化学反应，例如利用聚合酶链反应PCR）对温度非常敏感。可以通过调节反应样品的温度来控制这些化学反应的过程，包括化学反应的开始、反应速度和结束等。

下面以化学反应领域的光加热技术为例说明现有技术的状况。一种现有的技术为直接加热方式（非接触式加热），即光源产生的光线不经过传热介质直接照射到待加热的较大区域上产生热量。当反应样品分布在多个加热位点上时（通常情况下都有多个反应样品分布在多个加热位点上），这种现有技术无法实现有选择地加热某些加热位点，即无法实现定点加热。

另外一种常见的方式现在更常见，为间接加热方式（接触式加热）。公开号为WO98/09728A（公开日为1998年3月12日）的专利文件公开的名称为热循环装置，其红外线加热光源的光线照射在传热介质——吸热部件上，反应样品夹在吸热部件之间，吸热部件和反应样品之间产生热传递。这种方式由于需要先加热吸热部件所以无法实现快速地加热待加热对象，由于吸热部件中会存有一部分热量，所以该装置也无法实现迅速地停止加热反应样品。

另外，公开号为CN102329725CN（公开日为2012年1月25日）的专利文件公开了一种光透射温度控制装置，光产生单元通过光纤束将从光源输出的作为激发光的光从热电装装置块照射到容纳样品的管子上。光纤束使从光源输出的光入射到管上。该现有技术利用光纤束传输光，失去了非接触式加热的优点。

发明内容

基于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是设计一种加热装置，该装置能够实现定点地加热多个区域。

本发明的一个实施方式提出一种加热装置，其特征在于，该加热装置包括：光源，其用于产生包括红外线的光束，以加热多个待加热的区域，和光线引导部件，用于使所述光源产生的光束变成多个光斑，照射到上述多个待加热的区域，所述光线引导部件包括微机电系统（MEMS）或者二维光栅。

优选，所述光源能够产生包括红外线的激光。包括红外线的激光不仅可用用于调节化学反应的温度，而且可以用于激光加工和激光打标等领域。优选，所述二维光栅用于使所述光源产生的光束发生透射变成多个光斑，所述二维光栅的面内角可调。或者，所述二维光栅为上下设置的多个二维光栅，用于改变透射光斑的数量。或者还可以在所述光线引导部件和待加热区域之间还设有渐变滤色片，该渐变滤色片用于控制照射到待加热区域的光的强度。

优选，所述微机电系统（MEMS）包括数字微镜器件或光栅光阀及它们的控制器，所述控制器用于控制数字微镜器件或光栅光阀，从而调整照射到待加热区域上的光的方向和强度。

优选，所述数字微镜器件和光栅光阀上覆有红外线反射膜，红外线反射膜可以提高数字微镜器件和光栅光阀对红外线的反射率，从而提高能量的利用率。

优选，所述光源为两个，一个光源能够产生第一波长的光，另一个光源能够产生第二波长的光，在两个光源和光线引导部件之间还设有二向色镜，所述二向色镜使所述第一波长的光和所述第二波长的光耦合成一束。通过设置两个能够产生不同波长的光线的光源使得待加热区域内部和邻近容器壁面的物质受热均匀。

本发明的另外一个实施方式公开了一种用于发生化学反应的设备，其特征在于该设备包括：上面所述的加热装置，和设置在所述加热装置一侧的基体，所述基体上设有多个容纳样品的区域。

优选，在上述设备中，所述区域中设有多个孔，所述孔的侧壁为阶梯形结构，用于防止光发生全反射。