[發明專利]一種用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置和方法

在審

• 申請號: 202011464735.1
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112816257A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 王曉飛;張璐;李子熙;成紅;胡金萌;呂亮;姜永亮;李強;武春風;庹文波;趙坤
• 申請（專利權）人: 武漢光谷航天三江激光產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/14
• 分類號: G01N1/14;G01N1/44;G05D23/32
• 代理公司: 北京恒和頓知識產權代理有限公司 11014
• 代理人: 王福新

本發明屬于堿金屬轉移技術，并具體公開了一種用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置和方法。所述裝置包括，厭氧保護腔以及堿金屬熔化模塊和堿金屬移液模塊，堿金屬移液模塊包括推進活塞桿、移液器封裝夾持器以及金屬毛細管，移液器封裝夾持器內部設有玻璃微量移液器，推進活塞桿延伸至玻璃微量移液器內，推進活塞桿的動力輸出端固定連接有金屬毛細絲，金屬毛細絲不與推進活塞桿連接的一端插入所述金屬毛細管內，金屬毛細管的外周設置有第一加熱單元，第一加熱單元的外周設有第一保溫單元。所述方法包括：待轉移堿金屬元素的加熱熔化；采用移液器吸取堿金屬元素，堿金屬元素的微量移液。本發明可實現納升量級的微量堿金屬轉移，適用性強。

技術領域

本發明屬于堿金屬轉移技術領域，更具體地，涉及一種用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置和方法。

背景技術

傳統移液器微量移液方法是常用于生物醫學領域中轉移液態生物化學樣品的通用傳統方法。傳統移液器為有機材料制作，移液過程需要大量液體樣品來填充傳輸管道，液體核磁樣品使用量大，不適用于少量液體樣品的情況。活塞式移液器解決了填充傳輸管道的問題，但是其最下移液量為微升量級，沒有解決最小移液量的問題。再者這類移液器通常工作在室溫區域，而堿金屬熔點在幾十度，例如銣的熔點在39℃，常溫下為固體，所以傳統移液器不適用于轉移液態堿金屬。由于堿金屬(鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁)化學性質都很活潑，并且與很多有機塑料反應，一般將它們放在礦物油中或封在稀有氣體中保存，以防止與空氣或水發生反應，與傳統有機材料制作的移液器移液方法不同，傳統移液器不適用于轉移液態堿金屬。

芯片級原子器件中核心的部件為原子蒸氣室，在早期原子蒸氣室的制作中，采用化學反應生成堿金屬元素的方法，這種方法產生的副產物常常附著在原子蒸氣室的玻璃層上，會導致原子蒸氣室的透光率下降，影響堿金屬原子與激光的作用。即使采用直接充制堿金屬元素，如果過量充入堿金屬元素也會造成堿金屬附著在原子蒸氣室的玻璃層。如不采用定量充制的方法，會使得各個原子蒸氣室的堿金屬元素含量差異，影響原子蒸氣室的成品率。

目前，沒有公開報道的堿金屬微量移液方法，Lutwak等人在文章“The chip-scaleatomic clock low-power physics package”(36th Annual Precise Time and TimeInterval Meeting)中僅提及使用微量小體積移液管，移取微量(1-10nL)的銫分裝到原子蒸氣室內。具體裝置和方法沒有公開報道，文中采用裝置和方法不得而知。針對基于原子蒸氣室制作過程中遇到的微量堿金屬轉移的問題，為了提高堿金屬樣品轉移精度、增加堿金屬樣品轉移的質量、改進堿金屬樣品轉移的性能、以及更有效的擴展功能，迫切的需要發展全新的一種用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置和方法。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置和方法，其中結合堿金屬元素自身的特征及其微量轉移的工藝特點，相應設計了用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置，并對其關鍵組件如厭氧保護腔、堿金屬熔化模塊、堿金屬移液模塊、推進活塞桿、金屬毛細管、金屬毛細絲以及第一加熱單元的結構及其具體設置方式進行研究和設計，相應的在厭氧狀態下利用毛細管原理以及活塞原理，設定堿金屬元素熔化狀態的氛圍，實現納升量級的微量堿金屬轉移，因而尤其適用于芯片級原子蒸氣泡的堿金屬充制，精密注入堿金屬原子的應用場合。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種用于精密轉移堿金屬元素的微量移液裝置，包括厭氧保護腔以及設于該厭氧保護腔內的堿金屬熔化模塊和堿金屬移液模塊，其中，

所述堿金屬熔化模塊用于將待轉移的堿金屬元素熔化；