提高准分子激光打孔质量的方法研究

为了提高准分子激光打孔质量,分析了影响现行加工系统打孔质量的因素,在此基础上提出利用钻孔法改进打孔效果的解决方案。根据此方案设计了加工光路,进行了微孔加工实验。实验结果表明,采用248nm准分子激光加工有机材料聚甲基丙烯酸甲酯,微孔形状规则,孔径锥度可减小至0.055。该加工系统和方法提高了微孔加工的速度和质量,在微加工领域具有很好的实际应用价值。     

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。     

准分子激光加工PMMA生物芯片片基的实验研究

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以得到比较理想的高聚物基生物芯片。采用248nm的KrF准分子激光器对PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)进行微细加工,探讨了准分子激光与PMMA相互作用的机理。进行了表面微通道制作和打孔实验,研究激光加工的工艺参数及加工质量的变化规律。结果表明,准分子激光蚀刻完全适合生物芯片的制作,而且加工过程简单,是一种行之有效的制作方法。     

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。     

以准分子激光生产微型芯片

长期以来，准分子激光器曾被视为不适合工业性应用，理由是：“太复杂，而且最受干扰”。目前，这一观点一去不复返。激光器制造商已进行大力开发，使其在微电子和其他工业领域中得以应用。工业准分子激光器就经济意义来说，不久的将来，将不亚于CO。和YAG激光器，后者在市场上早已出现。专门研究高科技市场业务的光学技术咨询公司即持这种观点。到2000年以前，据估计，仅集成电路生产每年就需要400～500台准分子激光器。以每台售价60万马克计算，世界范围内，年销售额约为3亿马克。此外，工业准分子激光器还可用来打孔、标记、蚀刻和金属…     

利用光波导进行准分子激光打孔的加工系统研究

分析了现有准分子激光打孔系统的优缺点,研究了对经过光波导的光束进行掩模打孔的一套加工系统。对光波导的制作进行了分析,并进行了一系列实验,文中给出了试验结果和分析。     

采用KrF准分子激光制备聚合酶链式反应微流控芯片

采用价格便宜的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)代替价格昂贵的硅或者玻璃作为聚合酶链式反应(PCR)微流控芯片的基片材料,采用柔性大、自动化程度高的准分子激光微加工方法代替加工工艺复杂的光刻化学腐蚀方法。通过对聚甲基丙烯酸甲酯准分子激光加工规律的研究,在19kV和18mm/min的优化加工参量下,在40mm×63mm的聚甲基丙烯酸甲酯基片上制备出了20个循环的聚合酶链式反应微流控芯片。芯片微通道横截面呈倒梯形,底面粗糙度小于0.5μm。微通道宽104μm,深56μm,长1040mm,加工耗时57min。该芯片和相同尺寸的盖片在160N和105℃条件下经过20min热压键合在一起,键合强度为0.85MPa。通过进样实验发现键合后的芯片具有良好的密封性。键合后的芯片和温控系统集成在一起,采用比例积分微分(PID)方法得到的控温精度为±0.2℃,采用红外热像仪得到的相邻温区间的温度梯度分别为16.5℃和22.2℃,即该芯片可以实现聚合酶链式反应扩增。     

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。     

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。     

准分子激光对钛搪瓷打标的研究

用308nm准分子激光对钛搪瓷进行了打标实验,在适当的功率密度下,获得了精细可见的标记.该能量密度远低于红外激光对陶瓷类材料打标的能量密度,也比基于汽化刻蚀原理用紫外激光对陶瓷材料打标的能量密度低得多.通过实验得出了打标的阈值和优选参数,对准分子激光作用变色的机理进行了分析.     

激光共聚焦生物芯片扫描仪XY扫描台控制系统设计

介绍了生物芯片、激光共聚焦生物芯片扫描仪的概念以及高精度快速扫描台的意义,主要介绍对扫描台的运动进行闭环控制的原理和以DSP作为处理器实现这一控制系统的软硬件设计结果。     

带磁开关的冲击-自持脉冲放电技术及其应用

本文通过对带磁开关的冲击-自持脉冲放电电路放电过程的分析,指出了该电路在激发准分子激光时的优点,在考虑准分子激光形成过程特点的基础上,进一步指出了利用该电路有利于制成高效率、高功率、长脉冲准分子激光器件.     

准分子激光的材料表面改性

本文对准分子激光表面改性工程的研究进展进行了综合评述。着重评述了准分子激光重熔、合金化及其沉积。最后指出其发展趋势。     

小型化准分子激光器气体性能的优化

对于新研制的准分子激光系统而言,激光气体的性能具有非常重要的作用,激光系统的混合气体配比与单脉冲能量、放电稳定性和寿命等性能参量有密切关系。为了获得最佳气体配比,在自行研制的小型化Xecl准分子激光器的基础上进行了激光气体性能优化实验,分析了Xe,HCl气体比例对激光性能的影响,通过理论分析和实验结果给出了Ne和He两种不同缓冲气体下的激光性能差异,并给出了该激光系统的优化气体成分和有效提高激光效率方法。实验结果为研制商业化小型准分子激光器件提供了支持和依据。     

准分子激光屈光矫正系统及实验研究

以飞点扫描切削模式为基础,研制小光斑飞点扫描准分子激光角膜屈光矫正系统。利用此扫描系统做了PMMA板和角膜对比实验以及动物和盲眼实验。实验结果表明,该矫正系统具有治疗时间短、矫正精度高、角膜切削表面光滑,易于集成波前像差技术实现“个体化切削”方案等优点,具有较好的临床应用前景。     

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。     

一种集成PCR与CE的生物芯片的设计研究

阐述了一种集成PCR反应室与CE管道的生物芯片的研究和设计工作,实现了样品扩增、电泳分离和紫外光检测3个生物分析检测过程的单片集成。为这种DNA生物芯片设计了PCR反应池及其加热控制系统、毛细管电泳管道和配备即时测温功能的辅助电路系统(PCB板),并且完成了芯片的版图设计以及工艺方案及具体工艺参数设计。整个系统可以基本实现一个小型DNA检测实验室的功能。