[实用新型]一种光流体微纳器件动态加工装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种微纳器件加工装置，特别是一种光流体微小器件动态加工装置，主要用于微纳器件加工、微纳实验构建、微动力学、微流体力学、光电检测、生化分析、环境监测、复合材料制备、防伪技术等领域中的微纳器件加工。

背景技术

器件小型化需求广泛存在于微纳器件加工、微纳实验构建、微动力学、微流体力学、光电检测、生化分析、环境监测、复合材料制备、防伪技术等诸多领域，并且对相关领域发展起着非常重要的作用。小型化器件加工装置是基础，特别是微纳器件加工装置更是极为重要，在宏观器件向微纳尺度研发过程中起到决定性作用。

在先技术中，存在微纳器件加工装置和技术，例如集成电路器件的光刻技术，光刻技术包含有很多步骤与流程，首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶，随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板照射在硅片上。被照射到的部分光刻胶会发生变质，而构筑栅区的地方不会被照射到，所以光刻胶会仍旧粘连在上面。接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片，变质的光刻胶被除去，露出下面的硅片，而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响。随后就是粒子沉积、掩膜、刻线等操作，直到最后形成成品晶片。现有光刻技术具有一定的优点，但也存在不足：制作过程步骤多、工艺复杂；制作作用装置复杂，价格昂贵，并且对环境要求高；微纳结构掩膜版是固定的，当所需要加工图形不同时，需要对应的掩膜版进行替换，不能动态实时调整。

在先技术中，还存在一种微纳器件加工装置，即激光直写装置，参见美国授权专利，专利名称：Sub-micron laser direct write；专利号：US8101247B2；专利日期(Date of Patent)：2012年1月24日(Jan.24，2012)。此在先技术具有一定优点，但是仍存在一些本质不足：系统主要在固体基底上进行结构加工，不能加工完全分离的微纳器件；所加工微纳器件的形状受限制，不能灵活加工任意形状微纳器件；制备系统构建具有相当难度，对光机机构要求高；所加工微纳不便于进行后续自组装处理等活动；不便于工作在液体环境中微纳器件加工制备。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题提出了一种光流体微纳器件动态加工装置，具体方案如下：

一种光流体微纳器件动态加工装置，包括光源，在所述光源出射光束行进方向上依次设置有光束整形器件、聚焦物镜以及光流体模块，所述的光束整形器件和所述的聚焦物镜之间还设有用于调整所述光源出射光束光斑形状的空间光调制器，所述空间光调制器还连接有空间光调制控制器。

本实用新型的基本构思是：利用光致固化原理，将焦点区域光强调控技术和光流控技术相结合，光束经过调制后在焦点区域产生所需微纳结构器件图形，微流控系统中光致固化胶流体流经焦点区域，在微纳结构器件形状光强照射下发生固化，制备形成了所需要微纳结构器件，成形微纳架构器件在流体流动推动下进入下一步流程。具体步骤如下：光源出射光束首先经光束整形器件整形后进入空间光调制器，空间光调制器中的图案被聚焦至光流体模块上，空间光调制器中的投影图案(微纳器件结构图案)可以通过与空间光调制器连接的空间光调制控制器进行实时调整，光束经空间光调制器后进入聚焦物镜，光流体模块置于聚焦物镜的焦点区域。此方法成本低，对环境和机构要求低，可以实时加工不同形状微纳器件，可以实现液体环境中微纳器件加工制备。

作为优选，所述的光束整形器件为扩束准直镜。一般光源出射光束多为发散式，而空间光调制器为光透射部件，为了使光源出射光束更好地加载空间光调制器中的图案信息，需要近似准直平行光作为载体，所以光源出射光束需经过整形。

作为优选，所述的光流体模块为两端开口结构，包括流道边界、位于所述光流体模块两端的流体入口和流体出口、位于流道边界内的流体光刻胶。

进一步优选，所述的空间光调制器与所述的聚焦物镜之间还设有与光束夹角成45°的分光镜，所述光源出射光束经所述光束整形器件、所述空间光调制器后投射到所述分光镜，并经所述分光镜表面反射后投射到所述聚焦物镜，最后聚焦到所述光流体模块；在所述聚焦物镜、所述分光镜连线方向上依次设有滤光镜、成像镜头和光电成像部件。