[发明专利]一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，该装置包括激光器1、电子快门2、激光反射镜3、反射银镜4、滤光片5、CCD相机6、物镜7、透明载物台8、铌酸锂晶片9、背景光源10、超声雾化器11、信号发生器12，通过正向观测光路和操控光路的结合，可以实现超声雾化气流的实时液化和调控。此发明利用超声雾化器在铌酸锂晶片近表面产生一种超声雾化气流，在激光照射铌酸锂形成的空间电荷场对超声雾化气流的介电泳力作用下，实现超声雾化气流的实时液化，实时液化的速率可由激光功率进行控制，整个液化过程可通过操控光路和正向观测光路进行调控。此发明能够快速捕获空气中的大规模微小水滴，操作简单方便，成本较低，并且对细胞的生存威胁很低。这将对生物器件的发展和应用起到非常重要的作用。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置。

背景技术

微流控技术自问世以来，其发展十分迅速，并且微流控技术的研究也越来越受到人们的重视。在微流体生成和细菌黏附领域，利用激光大规模捕获空气中的水分到邻近表面是一种潜在的技术，十分值得研究。

近年来，利用光诱导的静电场实现了对LiNbO₃晶体表面的微纳米物体的并行操作。由于LiNbO₃晶体在生物光电子学方面已经显示出巨大的潜力，因此这种非接触操作方式被认为是基于LiNbO₃芯片的生物分析、临床诊断和药物发现的一种很有前途的集成功能。这种平行操作所使用的力，本质上源于光照(即热电效应或光伏效应)产生的表面电荷。通过这种方式，已经实现了对纳米颗粒、微晶、生物细胞、微滴的一系列精准操作。但是这种光电子相互作用从来没有被用来捕获LiNbO₃衬底周围的水分，而对光激发表面电荷与表面附近的微小水滴相互作用的水蒸气的影响，显然具有十分重要的意义。通常，这个过程可以通过改变LiNbO₃表面的润湿性来实现。

然而，昂贵的紫外激光光源的使用不利于利用该技术制造生物器件，大多数生物微流体应用中的活细胞通常无法承受紫外线的照射。此外，传统的光操控技术主要是针对单个粒子，缺乏对大规模粒子的处理能力。本发明基于这样的问题现状，发明了一种用于超声雾化气流实时液化的方法，它能够快速捕获空气中的大规模水颗粒，操作简单方便，成本较低，并且对细胞的生存威胁很低。这将对生物器件的发展和应用起到非常重要的作用。

发明内容

本发明提供一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，它能够快速捕获空气中的大规模微小水颗粒，操作简单方便，成本较低，并且对细胞的生存威胁很低。实时液化的速率可由激光功率进行控制，整个液化过程可通过操控光路和正向观测光路进行调控。

一种超声雾化气流实时液化的方法，激光器1、电子快门2、激光反射镜3、物镜7、透明载物台8、c切铌酸锂晶片9、超声雾化器11、信号发生器12按顺序形成超声雾化气流实时液化的操控光路；c切铌酸锂晶片9、背景光源10、物镜7、反射银镜4、滤光片5、CCD相机6按顺序形成正向观测光路；将掺铁量为0.03wt％的c切铌酸锂晶片放在管式退火炉内，进行退火处理，然后取出c切铌酸锂晶片；接下来用紫外可见分光光度计测得c切铌酸锂晶片的吸收系数，为保证结果的准确性，将c切铌酸锂晶片放入超声清洗机内，依次用丙酮和去离子水超声清洗15min，经过计算处理测得c切铌酸锂晶片吸收系数为9.8cm^-1；然后取出c切铌酸锂晶片并置于透明三维可移动光学平台上，调节激光光斑聚焦于c切铌酸锂晶片上表面；然后将去离子水放入与信号发生器相连的超声雾化器中，去离子水被超声为直径5μm的微小水滴，导流到c切铌酸锂晶片近表面后，在激光作用下汇聚于光斑附近形成大水滴，实现超声雾化气流的液化。通过激光器功率的调控，对液化的速率和液化后水滴的尺寸进行调节；气流液化的位置由透明三维可移动光学平台进行控制。