单晶硅各向异性腐蚀的微观动态模拟

根据单晶硅各向异性腐蚀的特点,以晶格内部原子键密度为主要因素,温度、腐蚀液浓度等环境因素为校正因子,建立了一个新颖的硅各向异性腐蚀的计算机模拟模型。在VC++开发环境下利用OpenGL技术,实现了硅各向异性腐蚀过程的三维微观动态模拟,为深刻理解硅的各向异性腐蚀过程提供了直观的界面。     

芯片毛细管电泳激光诱导荧光检测系统的研究

芯片毛细管电泳分析系统在免疫测定、DNA分析和测序、氨基酸和蛋白质分析、生物细胞研究方面有广泛的应用前景。本文介绍了一种芯片毛细管电泳检测系统的设计及其硬件结构和信号处理软件，并给出在不同系统条件下的测试结果。     

薄壁应变筒式光纤光栅压力传感器的研究

设计并制备了一种金属薄壁应变弹性筒式光纤光栅压力传感器,将FBG1和FBG2分别沿着轴向和周向粘贴在该结构内筒外壁上,FBG2用来测量压力,FBG1是温度补偿光栅.通过择优选取不锈钢(Cr18Ni9)材料作为基材,优化结构内筒径与内筒壁厚的比例,测得压强达到40 MPa,压力响应度达到0.033 nm/MPa,与普通的裸光纤光栅压力传感器相比较,增大了测量范嗣,提高厂响应度达11倍.实验结果表明,通过凋整传感器结构的参数,如基材和几何尺寸等,可以使该结构压力传感器满足不同的测量范围和响应度.     

基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片

根据介电润湿(EWOD)原理,建立了电润湿力与驱动电压的关系,提出一种基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片设计方案。该芯片利用MEMS技术在铬版玻璃上分别制作出金属微电极阵列和聚酰亚胺介质膜,再使用聚四氟乙烯分散液进行疏水处理,通过在电极阵列和微液滴之间直接施加电压以实现微液滴的驱动。对单平面微液滴驱动芯片的液滴介电润湿效应进行了仿真分析,结果表明仅使用疏水层便可观察到明显的介电润湿现象,接触角测量值与理论值吻合较好。使用该驱动芯片成功实现了微液滴的稳定传输,传输速度达到3.31 mm/s左右,并在实验基础上分析了传输速度与驱动电压幅值和频率的关系。     

硅基PCR生物芯片微型加热器及温度传感器的研究

采用化学腐蚀及干法刻蚀相结合的技术制作PCR生物芯片的微反应腔，并在微反应腔上制作金属薄膜微型加热器和温度传感器，分析了微型加热器和温度传感器的特性，并给出扫描电子显微镜照片。实验证明Ni比较适合做温度传感器，NiCr是较好的微型加热器材料，能够满足PCR生物芯片温度特性的要求。     

芯片毛细管电泳电动进样的数值分析

利用集成毛细管电泳芯片进行生物化学分析时 ,电动进样是重要的操作步骤之一。本文通过建立数学模型 ,对“十”字型进样沟道内的电场分布进行了计算机数值模拟 ,通过改变进样电压和分析沟道内部电场分布 ,得到了进样及分离时的最佳电压组合。试验结果与模拟计算的结果吻合较好     

PCR生物芯片微反应腔的制作及其热分析

在PCR生物芯片的制作过程中 ,微反应腔制作是关键部分之一。本文利用硅基微机械加工工艺 ,分别采用湿法化学腐蚀、干法等离子体刻蚀及两者相结合的方法进行了微反应腔的制作。通过扫描电镜分析 ,证明干法和湿法腐蚀相结合的制作工艺能加工出较理想的微反应腔体。本文还利用ANSYS软件对微反应腔进行温度分布和热特性分析。     

硅基PCR生物芯片微型加热器及温度传感器的研究

采用化学腐蚀及干法刻蚀相结合的技术制作PCR生物芯片的微反应腔 ,并在微反应腔上制作金属薄膜微型加热器和温度传感器 ,分析了微型加热器和温度传感器的特性 ,并给出扫描电子显微镜照片。实验证明Ni比较适合做温度传感器 ,NiCr是较好的微型加热器材料 ,能够满足PCR生物芯片温度特性的要求     

紫外/臭氧法PDMS表面亲水改性机理研究

紫外/臭氧改性法是一种操作简单、成本低廉的PDMS表面亲水改性方法。采用该方法对PDMS表面进行亲水改性,利用接触角测量仪对改性效果进行评价,并与PDMS无臭氧紫外法进行了比较。测试表明PDMS表面经紫外/臭氧法处理12小时后,表面接触角达到60°左右,在空气中放置两周后仍保持较好的亲水性。其改性机理可以通过多种表征手段进行分析。红外光谱测试可以看出,PDMS在经过紫外/臭氧改性后,其表面官能团变化明显,随改性时间延长,疏水基团—CH₃逐渐减少,亲水基团Si—OH和—OH逐步增加,二氧化硅典型红外光谱峰也同时出现。通过扫描电镜和能谱测试可以看出,PDMS表面经过改性产生了二氧化硅为主的硅的氧化物。综合上述结果,紫外/臭氧处理法能够使PDMS表面亲水基团增多,同时生成类玻璃态SiO_x薄层,既改善了PDMS表面的亲水性,又阻止了PDMS表面疏水性的完全恢复,亲水性可以长时间保持。