[實用新型]一種基于橢偏儀的微流控原位液體環境測量系統

有效

• 申請號: 201520034075.1
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN204439528U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 祖敏;熊玉峰;徐曉慧;楊曉宇;馬萬順
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯瀟瀟

技術領域

本實用新型涉及光學參數測量技術領域，尤其涉及一種基于橢偏儀的微流控原位液體環境測量系統。

背景技術

光譜橢偏儀是一種基于橢圓偏振光原理，使用偏振光的非接觸光學反射測量儀器。光源產生的入射光經過起偏器透鏡后改變為線形偏振光、再經補償器后變為圓偏振光；該偏振光經樣品表面反射后，其偏振角度會因樣品表面薄膜而發生相應變化，反射光變為橢圓偏振光，通過分析器、檢測器，即可測出偏振角度的變化；再通過軟件的建模、模擬、擬合功能，計算出樣品的膜厚、折射率等光學參數。

納米材料與器件的研發、制作，都需要大量的電介質、半導體、有機聚合物等各種材料制成的薄膜，作為功能層、隔離層、掩膜層等。這些薄膜的厚度、光學參數(如折射率、吸收系數、材料梯度等)表征了薄膜的主要特性，對納米器件的性能非常重要。

光譜橢偏儀設備能夠測量薄膜厚度、折射率、介電常數、吸收系數、材料組分、表面和界面粗糙層，同時能分析各向異性材料和多層復合膜，能滿足退偏效應分析、非均勻樣品、散射和背板反射等復雜應用?？墒褂霉庾V橢偏儀測量、分析和比較不同材料、不同鍍膜工藝、不同工藝參數所造成的膜厚、光學常數等差異，從而幫助研發出新工藝、新器件和新材料。橢偏儀可以滿足一般用戶在大氣中測量樣品光學參數的需求，但隨著科研領域的拓寬和生物領域的快速發展，尤其是微流控領域的深入研究，越來越多的實驗用戶需要在液體環?境中測量樣品的光學參數，而傳統橢偏儀不具備液體環境測量功能。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于橢偏儀的微流控原位液體環境測量系統，使得橢偏儀能夠測量微流控芯片中樣品的光學參數，對微流控材料的液體環境生長情況進行實時測量，能夠滿足用戶在液體環境中進行橢偏儀光學常數測量的需求。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種基于橢偏儀的微流控原位液體環境測量系統，包括橢偏儀、微流控芯片、微量注射泵、電移臺和控制單元，所述微流控芯片固定于所述電移臺上，所述電移臺置于所述橢偏儀的樣品臺上并與所述控制單元相連，所述微量注射泵分別與所述微流控芯片和所述控制單元相連。

所述橢偏儀包括各種類型的橢偏儀，如全自動光譜橢偏儀、成像橢偏儀(成像橢圓偏振技術)或激光單波長橢偏儀等。

所述系統還包括芯片夾具，所述微流控芯片固定于所述芯片夾具中之后再固定于所述電移臺上，所述芯片夾具可通過商購或自制獲得。

所述微流控芯片包括上表面、微流通道、下表面和導管。所述微流通道位于下表面和上表面之間，所述導管與所述微流通道相連。所述上表面為光學玻璃，所述微流通道使用PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料做成，所述下表面為硅片，所述微流控芯片的上下表面分別選用光學玻璃和硅片以滿足橢偏儀的測量要求，所述導管為塑料材質，可商購獲得。

所述微量注射器通過所述導管將實驗液體從微量注射泵的注射器中以不超過20ml/min流速導入至所述微流通道中，如19ml/min、15ml/min、13ml/min、10ml/min、8ml/min、6ml/min、4ml/min或2ml/min等，實現樣品在芯片下表面?硅片上進行液體環境原位生長。

所述微量注射泵為商購獲得，其技術參數為：采用四通道，單向推動技術，最大行程：70mm，行程分辨率：0.165μm，線速度范圍：7.94μm/min-79.4mm/min(流量＝線速度×注射器內截面積)，線速度調節分辨率：7.94μm/min，行程控制精度：誤差≤±0.5％(行程≥最大行程的30％時)，額定線性推力：＞20N，可儲存多個用戶自定義的注射器內徑值。

所述微量注射泵至少為一個，優選為四個。所述微量注射泵的通道數不大于所述微流通道的個數。在實際使用中根據使用要求可以設置不同的微量注射泵通道數以及微流通道數，如1個、2個、3個、5個、6個、7個或8個等。

所述電移臺包括電移臺主體和電機；所述電機為馬達，所述電移臺的移動精度小于0.2mm。所述電移臺可移動所述微流控芯片，以方便所述橢偏儀對芯片上微流通道里的樣品生長情況進行測量。

所述控制單元為計算機，所述控制單元中安裝有控制微量注射泵和電移臺的軟件，所述軟件可同時控制所述微量注射泵的液體流速和所述電移臺的移動行程，以控制微流控樣品生長和橢偏儀測量。

另一方面，本實用新型還提供了一種如上所述系統進行原位液體環境測量的方法，所述方法包括以下步驟：

1)向微量注射泵中充入用于樣品生長的實驗液體；