[实用新型]干式微小颗粒分离装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微小颗粒分离装置，具体地说是一种干式微小颗粒分离装置。

背景技术

一种或者几种微小颗粒物的分离在分析颗粒的物性、储备样品、分离样品、分析生物化学以及进一步形成功能化集成芯片等方面具有巨大的应用前景，是一项非常具有意义的工作。目前具有的分离方法有干法和湿法两种。湿法分离包括微流中分离颗粒法，基于均匀电场的电泳技术、基于不均匀电场的介电泳技术、基于声波的声泳技术、基于不均匀磁场的磁泳技术，这些是最为常见有效的物理方法。处于上述条件下的不同尺寸颗粒，会在力的作用下流向不同的通道，从而实现不同尺寸颗粒在空间上的分离。还有一种色谱法是根据物质溶解性、吸附性等特性实现分离的一种分离方法，其分离原理是根据混合物的各组分与互不相容的两相（固定相和流动相）作用的差异。其中湿法类高效液相色谱法（HPLC）应用最为广泛、发展最迅速，其优点是分离能效高、速度快、检测灵敏度高，缺点是HPLC的仪器设备价格昂贵，操作严格。

干法类气相色谱法是用于分离能气化或者能转化为气体的物质或化合物，干法类气相色谱法又分为气固色谱（GSC）和气液色谱（GLC）。干法分离法中有一种方法叫做光色谱法，这种分离方法值得注意，光色谱法是一种光学分离技术，其原理是利用来自弱聚焦光束的光辐射压力和流体给予的拖力之间的平衡，在不同平衡位置上的不同尺寸颗粒可以实现分离。作为色谱法主要缺点还是操作过程复杂严格，针对色谱柱的清理也较为复杂和耗时，并且当目标物质含量过低时分离难度骤升。此外还有一种激光干式分离法，其原理是在外力激光的推动下分散、悬浮在等离子体鞘层中的颗粒实现分离，其分离颗粒快速、高效，但操作过程较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种干式微小颗粒分离装置，用来解决现在的干法和湿法分离技术操作繁琐、处理时间长、分离精度低的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种干式微小颗粒分离装置，包括真空室，所述真空室由不锈钢腔体围成，且不锈钢腔体接地线；在所述真空室内水平设置有上极板和下极板，所述上极板接地线，所述下极板连接射频电源的功率电极，射频电源的另一电极接地线；在所述下极板上设置有颗粒分离器，在所述颗粒分离器的上方设置有用于盛放待分离颗粒的颗粒池，待分离颗粒是两种不同尺寸的微米量级的颗粒；所述颗粒池连接穿出所述真空室的振动杆；所述颗粒池由不同目数的多层金属网压制而成；所述振动杆呈竖直设置，所述颗粒池通过水平设置的绝缘杆与所述振动杆相接；

所述颗粒分离器由绝缘材料制成；所述颗粒分离器包括位于中间呈前后并行排列的两个竖向的棘齿板以及位于所述棘齿板左右两端的缺口相对的两个弧形曲面板；左端弧形曲面板的缺口端的两个竖向侧沿分别与两个棘齿板的左端侧对应相接，右端弧形曲面板的缺口端的两个竖向侧沿分别与两个棘齿板的右端侧对应相接；两个所述弧形曲面板的弧度均不小于270°；两个棘齿板相距1-2cm；在两个棘齿板相对的板面上设有倾斜方向均朝向左端或均朝向右端的若干一一对应的棘齿，且两个棘齿板上棘齿的齿长和齿深对应相同；两个棘齿板上棘齿的齿深与齿长的比例为1:2。

在所述真空室的腔体上开有进气口和出气口；通过所述进气口可向所述真空室内充入空气或氩气，在所述进气口处安装有流量计，通过调节所述流量计可以控制所述真空室内的气压。

给本实用新型中的装置接通射频电源，通过气体放电可在装置的上、下极板间产生均匀的主要由电子、离子以及中性分子组成的等离子体。把颗粒池中待分离的微小颗粒（一般为两种不同尺寸的微米量级的颗粒）撒到等离子体环境中，微小颗粒在等离子体环境中会进行充电。电子扩散速度比离子快，当入射到颗粒上的电子流与离子流达到平衡时，颗粒上会因为携带大量电子而显负电。颗粒在重力的作用下会下落到下极板上方附近鞘层中，当颗粒所受重力与静电场力平衡时，颗粒将悬浮在下极板上方。由于颗粒分离器位于下极板上且处于等离子体环境中，因此在棘齿板板面形成棘齿形的等离子体鞘层，此鞘层为不满足反演对称性的周期势（在物理学中称为棘齿势），棘齿势满足对称性破缺，能够产生定向输运，在此环境中两种不同尺寸的颗粒会分别向相反方向运动，最终由两个弧形曲面板的内腔分别收集两种不同尺寸的颗粒，实现微小颗粒的分离。