[發(fā)明專利]一種基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111652272.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN114367319B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃俊;劉家銘;龔佳群;王璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): B01L3/00
• 分類號(hào): B01L3/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)壓電懸臂梁振子(1)、至少一個(gè)金屬探針(4)、容器(5)、顯微鏡(6)、計(jì)算機(jī)(8)和信號(hào)發(fā)生器(10)；

所述壓電懸臂梁振子(1)與信號(hào)發(fā)生器(10)連接；所述金屬探針(4)的一端與壓電懸臂梁振子(1)連接，另一端插入容器(5)內(nèi)混合有微納米顆粒的流體中，所述容器(5)的底部為透明材質(zhì)制成的，所述顯微鏡(6)位于容器(5)的下方，顯微鏡(6)與計(jì)算機(jī)(8)連接，顯微鏡(6)用于觀察和采集金屬探針(4)對(duì)顆粒的操控信息，并傳送給計(jì)算機(jī)(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，還包括XYZ三維可調(diào)節(jié)載物臺(tái)(9)；所述壓電懸臂梁振子(1)置于XYZ三維可調(diào)節(jié)載物臺(tái)(9)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，還包括支架(7)；所述容器(5)和顯微鏡(6)從上之下依次安裝在支架(7)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，所述壓電懸臂梁振子(1)包括銅基底(3)和壓電材料(2)；所述壓電材料(2)位于銅基底(3)的上部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，還包括功率放大器(11)；所述信號(hào)發(fā)生器(10)通過功率放大器(11)與壓電懸臂梁振子(1)連接；所述信號(hào)發(fā)生器(10)輸出電壓幅值低于100V，輸出頻率低于500Hz，功率放大器(11)的輸出電壓為100V～200V。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，所述金屬探針(4)呈彎折的桿狀，所述金屬探針(4)彎折的一端插入容器(5)的流體中，彎折的角度為10°～90°；所述金屬探針(4)的直徑為0.2～0.8mm；所述金屬探針(4)的自由端與容器(5)底部不接觸、且距離容器(5)底部最大距離為20mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，所述流體在容器(5)中的液面高度為5mm—200mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，還包括萬(wàn)向燈(12)；所述萬(wàn)向燈(12)位于容器(5)的上方。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置，其特征在于，所述顯微鏡(6)為倒置高速顯微鏡，鏡頭放大倍數(shù)為500～1000，顯微鏡(6)與容器(5)底部的距離為1.5mm～2mm，最高掃描速度為30幀/秒。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述基于低頻振動(dòng)探針的顆粒操控裝置的操控方法，其特征在于，包括以下步驟：

調(diào)節(jié)所述金屬探針(4)的針頭位置，金屬探針(4)的下部浸沒于容器(5)中的含有微納米顆粒的流體中，信號(hào)發(fā)生器(10)發(fā)出信號(hào)對(duì)壓電懸臂梁振子(1)的端部進(jìn)行激勵(lì)，使其振動(dòng)，通過壓電懸臂梁振子(1)對(duì)金屬探針(4)根部勵(lì)振，使金屬探針(4)跟隨壓電懸臂梁振子(1)作振動(dòng)，振動(dòng)的金屬探針(4)在其周圍產(chǎn)生低速渦流，利用該渦流對(duì)流體底部的微納米顆粒進(jìn)行操控，所述顯微鏡(6)位于容器(5)的下方，顯微鏡(6)與計(jì)算機(jī)(8)連接，通過顯微鏡(6)觀察和采集金屬探針(4)對(duì)顆粒的操控信息，并傳送給計(jì)算機(jī)(8)。