Enhancing single molecule imaging in optofluidics and microfluidics

Microfluidics and optofluidics have revolutionized high-throughput analysis and chemical synthesis over the past decade. Single molecule imaging has witnessed similar growth, due to its capacity to reveal heterogeneities at high spatial and temporal resolutions. However, both resolution types are dependent on the signal to noise ratio (SNR) of the image. In this paper, we review how the SNR can be enhanced in optofluidics and microfluidics. Starting with optofluidics, we outline integrated photonic structures that increase the signal emitted by single chromophores and minimize the excitation volume. Turning then to microfluidics, we review the compatible functionalization strategies that reduce noise stemming from non-specific interactions and architectures that minimize bleaching and blinking.     

微径铣刀及微细铣削技术的研究进展

介绍了微径铣刀在制造工艺、刀具性能、刀具材料和涂层技术方面的研究进展;讨论了微细铣削技术在表面粗糙度及毛刺、切削力、刀具磨损及寿命等切削机理以及对微小零件加工能力的研究成果和发展前景。     

二次X射线曝光制作凹面光栅

介绍了一种通过微细加工技术即二次X射线曝光制作凹面光栅的方法。首先利用X射线截面光强遵循高斯分布的性质，无LIGA掩模版曝光显影后在PMMA上得到凹面，凹面深度可由曝光时间控制；再用带有光栅图案的LIGA掩模版第二次曝光显影在凹面上制作光栅。利用不同的掩模版，非常方便地制作了一维和二维凹面光栅，其粗糙度RMS值小于20nm。     

CO2激光选区烧结铁粉制造微型金属零件的研究

使用激光进行微成形的方法有多种 ,本文介绍了通过激光选区烧结技术 (SLS)来进行激光微成形的试验。通过大量的工艺试验和对激光选区烧结微成形过程中影响因素的系统分析 ,探讨了激光选区烧结微成形的工艺参数对激光扫描金属粉末的烧结线宽和烧结深度的影响 ,并最终成形了米粒大小的金属实体。     

聚焦离子束在微纳尺度材料力学性能研究中的应用

微纳尺度材料是指外观尺寸或其基本构成单元在10nm到10μm之间（以下简称微纳尺度）的材料或器件。个案、定性的研究表明微纳尺度材料有以下特性：其性能不能通过外推基于宏观块体材料的知识体系得到,传统的力学测试工具和方法无法满足对微纳尺度材料进行测试的要求,微纳尺度材料通常在多场耦合条件下服役。这些特性要求研究工作者持续不断地寻找和研发新的工具以期实现对微纳尺度材料的可控制备,高通量观测、操控和定量测量。双束聚焦离子束技术不仅因具有纳米级的空间分辨率而具备对微纳尺度材料的高质量成像和动态监测,而且具备纳米分辨率的定点刻蚀、诱导沉积等功能。因此,双束聚焦离子束成为研究微纳尺度材料力学性能的有力工具。综述了近年来聚焦离子束技术在微纳尺度材料类力学性能研究中的应用,并讨论了其局限性和发展趋势。     

增强双光子微细加工分辨率的新技术

通过对双光子微细加工的原理分析,探讨了双光子加工中可能影响最终分辨率的各个因素,在所建立的分辨率理论模型指导下,研究了通过优化工艺参数实现双光子微细加工分辨率增强的方法,并进一步提出了使用衍射光学器件改变激励光波面分布以实现加工分辨率增强的方案.针对衍射光学器件方案进行了基于矢量衍射理论的具体设计和初步实验验证.     

Flexible Inserts for Injection Molding of Complex Micro-Structured Polymer Components

Mass production of microfluidic devices commonly relies on injection molding. Injection molding requires a master surface made using micro or nanofabrication. Conventionally, electroplating from a silicon master is used for mold insert production, but this is expensive and cannot be used with masters produced via the Bosch process as interlocking of the scalloping between polymer and metal insert hinders part ejection. Here, an alternative to the electroplating process is developed by adapting a nanoimprint route to produce flexible micro-structured polymer inserts capable of molding using a Bosch process-produced master. An optimized fabrication approach using silicon masters with smooth sidewalls (produced using the mixed process) is used to characterize the limits of the process. Aspect ratios of 1 and below are successfully replicated. Feature spacings down to 20 µm are successfully produced with minimal variation between repeated parts. Masters produced using two different Bosch etches exhibiting both coarse and fine nanometer scalloping are also studied. Parts are successfully ejected with retained nanometer scalloping in all samples although inlay damage occurred after >10 replicas. A proof-of-concept microfluidic device is successfully produced vindicating the use of this approach as an efficient and cost-effective approach for the rapid prototyping of complex micro-structured designs.     

活动屏蔽膜板高深宽比微细电铸技术研究

针对金属微结构器件制造难的问题,提出了活动屏蔽膜板高深宽比微细电铸技术,通过屏蔽膜板动态地限制电沉积的区域,可以用低深宽比的膜板图形加工出高深宽比的金属微结构,并且免除了去胶等难题。在对活动屏蔽膜板微细电铸电场及传质进行分析的基础上,开展试验研究,获得了特征尺寸为500μm,深宽比分别为3和5的微静电梳状驱动器梳齿及微圆柱电极阵列。
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微细电铸电流参数设计与实验研究

研究了镍的直流电铸和脉冲电铸的不同形式电流及其参数,同时,结合铸层表面形貌的影响分析,发现脉冲电铸在采取相对较大电流密度时,电铸质量和效率均优于直流电铸,实验优化后得到的占空比为10％,频率为1000HZ,平均电流密度为4A／dm^2。最后,利用优化的电流参数实现了不同微结构的电铸成型。     

基于微细加工技术的微谐振腔型滤波器

设计了一种新工艺———利用硅微结构直接作为模具来制作微小固体染料激光器谐振腔型滤波器。首先通过组合刻蚀工艺制作硅模具 ,再利用硅模具复制得到微谐振腔。组合刻蚀工艺是采用深层反应离子刻蚀 (deep RIE)再结合EPW湿法刻蚀 (一种各向异性刻蚀技术 )。由于EPW湿法刻蚀对〈110〉面刻蚀速率较慢 ,可制作出具有光学镜面的侧壁〈110〉的硅模具 ,利用此模具可复制出正方形固态染料微谐振腔。以激光染料若丹明 6G掺杂的聚甲基丙烯酸甲脂 (PMMA)为工作物质 ,在调QNd∶YAG自倍频激光 5 32nm抽运下 ,得到 6 0 0nm波长的激光输出。这种谐振腔可应用在染料激光器和滤波器中 ,对其原理、设计、制作工艺和性能都作了介绍。