[發明專利]一種超大接觸面積的陣列化微型氣相色譜柱芯片

無效

• 申請號: 201210398713.9
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103776940A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 崔大付;孫建海;陳興;張璐璐;蔡浩原;任艷飛;李輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01N30/60
• 分類號: G01N30/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于色譜分析技術領域，具體涉及一種超大接觸面積的陣列化微型氣相色譜柱芯片及其制作方法，本發明達適合于混合氣體的分離，可以應用于野外環境監測、生化戰劑、食品安全、毒品檢測、癌癥早期診斷等。?

背景技術

氣相色譜柱是色譜分析系統的關鍵組件之一，其作用是實現對混合氣體的分離。傳統的氣相色譜分析系統大多采用填充柱或毛細柱，這種色譜柱一般比較長，占用體積空間比較大，而且分析速度比較慢，很難適應現場快速分析檢測的需求。?

為了適應多領域現場分析檢測的需要，基于MEMS技術的微型氣相色譜柱，由于其具有微小的結構和快速分離混合物的能力而備受青睞。因此，微型氣相色譜柱芯片技術獲得了空前的發展，出現了以硅、玻璃、金屬等材料為基底的，各種形狀的微型氣相色譜柱芯片。?

但是現有的這些微型氣相色譜柱芯片，由于受到尺寸的限制，色譜柱的長度十分有限，因而，固定相在色譜柱溝道內的附著表面積比較少，限制了混合氣體與固定相的充分接觸；另一方面，這些空溝道的微型色譜柱，其溝道內的壓強和氣流速度變化比較大，而壓強和流速是影響色譜柱分離性能的重要因素。因此，以上的這些不利因素，限制了色譜柱的分離組分的能力，特別是對那些復雜的混合物，分離更是困難，大大降低了對低濃度樣品的響應能力，制約了檢測器的檢出限。?

發明內容

(一)要解決的技術問題?

本發明所要解決的技術問題是提出一種高分辨率、總體分離效能好的氣相色譜柱芯片，以使氣流在色譜柱內的壓強變化和速度變化盡可能小，?而且最大限度提高固定相在色譜柱內的附著面積，從而使混合氣體能與色譜溝道內的固定相充分接觸，達到提高對混合氣體分離的分辨率以及總體分離效能的目的。?

(二)技術方案?

為解決上述技術部題，本發明提出一種陣列化微型氣相色譜柱芯片，包括一個基底和在該基底上形成的一個連通的溝道，該芯片還包括多個立柱，其形成在所述溝道內，其高度方向與所述溝道的深度方向一致。?

根據本發明的一種實施方式，在所述多個立柱和所述溝道的表面生成有多孔硅層。?

根據本發明的一種實施方式，在所述多孔硅層的表面固定有一層固定相。?

根據本發明的一種實施方式，所述多孔硅層的形狀為樹枝狀、海綿狀或者蜂窩狀。?

根據本發明的一種實施方式，所述多個立柱中的每一個立柱的寬度是所述溝道的寬度的1/10至1/2。?

根據本發明的一種實施方式，所述多個立柱的立柱間的間距為溝道的寬度的1/20至1/2。?

根據本發明的一種實施方式，所述間距為所述溝道寬度的1/10。?

根據本發明的一種實施方式，所述立柱的橫截面形狀是圓形、四邊形或三角形。?

根據本發明的一種實施方式，所述芯片還包括一個樣品進氣口和一個樣品出氣口，所述樣品進氣口位于所述溝道的一端，與一個進樣系統相連；所述樣品出氣口位于溝道的另一端，與一個檢測器相連。?

根據本發明的一種實施方式，所述芯片在所述基底的上方還具有一個密封層。?

本發明還提出一種制造陣列化微型氣相色譜柱芯片的方法，包括如下步驟：在一個基底形成一個連通的溝道，在所述溝道內形成多個立柱；在所述基底上密封一個密封層。?

根據本發明的一種實施方式，在形成所述立柱之后，在所述溝道和立柱的表面生長一個多孔硅層。?

根據本發明的一種實施方式，所述多孔硅層是通過在HF乙醇溶液中采用電化學腐蝕法制備得到。?

根據本發明的一種實施方式，在形成所述密封層之后，在所述多孔硅的表面固定固定相。?

(三)有益效果?

本發明的氣相色譜柱芯片在溝道內設置陣列化立柱，并在溝道的表面和陣列化立柱的表面生長一層多孔硅，由于多孔硅的結構呈疏松多孔狀，其表面積成千上萬倍增加，再在多孔硅表面固定固定相，大幅度增加了固定相在色譜柱內的附著面積。其面積比空溝道結構的色譜柱，要提高5-10倍。?

而且本發明的氣想色譜柱芯片的溝道內氣流速度和壓強變化比空溝道結構的色譜柱要小得多。因此，這種超大接觸面積的陣列化微型氣相色譜柱芯片，其分離混合氣體的能力得到極大的提高。?

附圖說明

圖1是本發明的實施例的超大接觸面積的陣列化微型氣相色譜柱芯片的剖面示意圖；?

圖2是本發明的實施例的超大接觸面積的陣列化微型氣相色譜柱芯片的溝道及陣列化立柱實物圖；?