PMMA基PCR微流控生物芯片准分子激光加工

采用准分子激光在PMMA基片上刻蚀加工出PCR微流控生物芯片,分析了准分子激光能量密度和工作台移动速度对微通道加工质量(深度及粗糙度)的影响,加工过程中选择较低的激光能量密度和较高的工作台移动速度,都有利于获得底面更加光滑的微通道。通过热键合的方法制备出完整的密闭式PCR微流控生物芯片。     

PMMA基PCR生物芯片及其准分子激光制备技术的几个关键问题

分析了微流控聚合梅链式反应(PCR)芯片循环的几何结构，对常规非闭环的穿透形式，确定了可行的温区排列结构;对于闭环式的空间分布形式，分析了几种结构的热效率。研究了准分子激光对聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)基片的刻蚀机制，获得了刻蚀曲线。对于PCR 芯片微流通道的加工，着重考虑了通道成形和表面粗糙度问题。其中，采用掩模形状控制法解决通道形状问题;采用激光抛光、近阈值能量、去应力退火等技术提高刻蚀通道的表面质量。在对PMMA基PCR芯片的键合问题研究中，采用了胶粘键合和热压键合两种方案，优选出热压键合的方案，制作了热压键合装置，获得了最佳键合参数，满足键合强度和通道成形要求。针对微流体连续流动的控制问题，研制了一台基于精密气泵结合气动控制的注射进样系统。利用制作的PCR 芯片和进样系统，成功地对170bp的DNA模板进行了扩增。     

高聚物生物芯片材料激光加工性能分析

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以获得比较理想的高聚物基生物芯片。根据对制作生物芯片材料的性能要求,比较了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)对不同波长激光的光波透过率,测量了高聚物材料经准分子激光加工后的微结构,并得出准分子激光对不同材料的刻蚀速率与入射激光能量密度之间的关系。结果表明,PMMA和PC都能够完全吸收KrF准分子激光能量,可以用准分子激光在表面进行微加工制作生物芯片;用PMMA制作出的生物芯片,在使用时对检测结果的质量影响比PC小;对于相同的入射激光能量密度,准分子激光对PMMA的刻蚀率比PC高;由于与准分子激光之间的反应机理不同,PMMA更容易被加工,但是加工后的微结构质量较PC差。     

准分子激光精细加工粉末材料的研究

采用波长 2 48nm的krF准分子激光器 ,通过掩模投影直刻方式对铅粉、铝粉以及氧化锌纳米粉的精细加工进行了研究。结果表明 :在同样条件下 ,准分子激光对于氧化锌纳米粉和铅粉、铝粉两种金属粉末的加工机理有所不同。本文初步分析了几种激光加工工艺参数对于加工质量及加工机理的影响。其中激光能量对加工质量的影响较大     

准分子激光微加工技术结合模塑技术加工微流控芯片

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌,通过电铸技术对微流控芯片进行复制,得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响;测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度,上表面尺度偏差不大于2μm,底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时,用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。     

用准分子激光进行微加工

大多数激光材料加工应用都落在两个范畴内，即宏观和亚微米范畴。宏观加工应用指的是焊接、切削和钢板、纸张、尼龙材料的切割。在加工尺寸的另一端，对半导体的亚微米加工可制作现代大容量存储器和中央处理器（CPU）芯片。介于这两者之间的加工方式称做加工，它复盖1μm～1mm之间的范围。读者可能已在广告和文章中看到微加工的图形，如刻写在人头发丝和微型金刚石齿轮上的字符。虽然这种图形有力地说明准分子激光在微加工方面的潜力，但直至最近，这种潜力还没有得到真正实际应用。随着微加工正在成为工业激光市场中最快增长部门之一，以…     

准分子激光直写加工特性与脉冲参数关系的研究

以玻璃为实验靶材,用精密微动平台准确调节靶材位置,利用波长248nm的KrF准分子激光器,研究了准分子激光直写加工图形和激光脉冲数及脉冲能量之间的关系。实验证明,随着加工槽深度的增大,单个激光脉冲所烧蚀的深度逐渐减小,当达到一定的脉冲数时,所烧蚀槽的深度基本上保持不变。脉冲能量越大,刻蚀速率越大,其速率同样具有一个上限值。     

水辅助准分子激光微加工硅的实验研究

为了研究脉冲激光在不同介质中的刻蚀特性,采用20ns短脉冲、248nm准分子激光(能量为150mJ~250mJ)分别在水和空气两种介质中对半导体单晶Si片进行微刻蚀实验研究。在实验的基础上,研究了两种介质中准分子激光刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌和刻蚀速率,并对结果进行了对比分析。研究结果表明,水辅助激光微加工时,熔屑易从加工区排出,有助于提高加工的表面质量;同时,水的约束提高了冲击作用,使得刻蚀速率加快。     

准分子激光微加工用Schwarzchild物镜设计

设计了一种用于248nmKrF准分子激光投影刻蚀加工的反射式物镜。它不仅因无色差具有与可见光同轴观察对准的特性,还满足了激光微加工对物镜大倍率大工作距离的要求。     

光生物芯片的激光微加工

光生物芯片将光学和微流体元件以及半导体光辐射装置结合起来。它可以广泛利用包括聚合物、玻璃和薄金属膜层等合适的材料来实现低成本装置。激光精细加工是一项能够实现这些材料的亚微米分辨率加工的可行的理想的加工技术。本文描述了利用激光微加工技术来实现一些光生物芯片和元件等。这些装置利用微流体和电动方法来实现微生物细胞的控制和表征。受激准分子激光微加工技术已经在制造复杂的微电极阵列和微流体沟道中得到了应用。为了实现垂直腔面发射LED和激光器的光能够在芯片中传输,准分子激光器也在制造片上微光学元件（例如微透镜和波导）中得到了应用。超快脉冲激光器已经成功应用于构造晶片级的半导体光发射器件中。在实现这些有源晶片的表面图形化和体加工时能够保持其功能不变。本文主要介绍了超快激光器和准分子激光器在实现结构制作方面为晶片反应室内提供环状光照明的用途。该工作中采用的激光微加工技术仅需要很少的后处理,因此可以使得这些元件能够满足光生物芯片从少量到大量的生产。     

准分子激光消融兔前列腺的实验研究

报道了使用ＸｅＣｌ准分子激光（３０８ｎｍ）照射兔前列腺标本。观察了在不同频率、不同介质等条件下对离体免前列腺组织的消融效果，测得损伤阈值为４００ｍＪ／ｃｍ２。结果表明，准分子激光具有消融效果高、对周围组织损伤轻、损伤范围易于控制等特点，具有实际临床应用的价值。     

准分子激光消融制备纳米材料的动力学研究

以XeCl准分子激光消融Al, Cu为例,分析了以准分子激光消融平面材料的动力学过程,从激光导致的材料温度场着手,分析材料从缺陷导致断裂并最终形成纳米材料的全过程。     

利用准分子激光制备Cu，Al化合物的纳米粒子

利用准分子脉冲激光（ＸｅＣｌ，λ＝３０８ｕｍ）对Ｃｕ，Ａｌ靶进行消融，从而得到Ｃｕ，Ａｌ化合物的纳米级粉末。ＣＵ的产物为（ＣｕＯ）６·Ｃｕ２Ｏ，Ａｌ的产物为Ａ１Ｎ。用透射电镜对粉末进行分析，并对消融产生的纳米颗粒在其颗粒大小及分布上予以分析统计。结果表明，（ＣｕＯ）６·Ｃｕ２Ｏ粒子的平均直径为１１ｕｍ，Ａ１Ｎ粒子的平均直径为６ｕｍ左右，基本符合对数正态分布。     

利用准分子激光制备晶体和半导体的纳米粒子

利用准分子脉冲激光（ＸｅＣｌ，λ＝３０８ｎｍ）对Ｓｉ，红宝石和钛宝石靶进行消融，从而得到ＳｉＯ２和红宝石、钛宝石的钠米级粉末。用透射电镜对粉末的物质形态进行分析，并对消融产生的纳米颗粒在其颗粒大小及分布上予以分析统计。     

激发物激光烧蚀法制备铁电和压电薄膜

本文叙述用激发物激光烧蚀法沉积几种铁电和压电薄膜的制备法和性能，并介绍了这些薄膜在微电子学器件和微波声学器件方面的应用。     

短脉冲紫外激光对陶瓷的刻蚀作用

采用ＫｒＦ准分子激光对ＳｒＴｉＯ３和Ａｌ２Ｏ３陶瓷进行刻蚀。给出了刻蚀速率与激光能量密度的关系，并对实验结果进行了分析。     

XeCl（308nm）准分子激光加工角膜移植片的实验研究

采用XeCl(308nm)准分子激光对把新鲜猪眼角膜加工成不同屈光度移植片进行了系列实验研究，被加工的角膜移植片表面光滑、透明、无损，可用光学的方法测量其屈光度。     

小型KrCl准分子激光器的实验研究

本文报导了一台小型ＫｒＣｌ准分子激光器的工作性能；其中脉冲能最达５４ｍＪ。并分析了影响ＫｒＣｌ准分子激光器寿命的原因。