激光光纤嵌入微流控芯片的微结构设计及实验研究.doc

摘要：光学微流控是一门涉及光电子学、流体物理以及材料学的一门新兴的学科和技术，用来研究微流控系统中的光学现象，探索微流控系统与光子的相互作用规律。在纳米技术不断突破和微电子学理论不断完善的背景下，光学微流控技术在高通量筛选、药物研发、微粒操纵等领域中得到了广泛的应用。光学微流控在微粒的操纵和分析上具有快速、精准、高效的优点，能够实现对微粒的精准操纵和分析。

光学微流控芯片结构上由两层聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane）微结构和玻璃基板组成，通过微机械机电系统（Microelectromechanical Systems）的相关制造工艺制备而成。在制备中通过将光纤植入其中可以使操纵更加方便，使用光纤作为激发光进行传输，在一定程度上减小了光通道直径，节省了光学收敛装置，减小了芯片体积，增强了捕获效率。本课题介绍了光学微流控技术的应用和研究现状，并利用COMSOL Multiphysics对光学微流控芯片进行建模，以及对流体中微粒的速度变化和压力分布进行仿真，然后设计并制备光学微流控芯片，在实验中分析芯片内部的流体状态及微粒运动情况，最后与仿真结果进行对比。

关键词：光纤；微流控芯片；微结构；光纤植入

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪  论-1

1.1光学微流控技术概述-1

1.2光学操纵微流控芯片的研究现状-3

1.3微流控芯片功能化设计的研究现状-4

1.4课题研究内容及意义-5

第二章  光学操纵微流控芯片中的微粒运动过程仿真-7

2.1光学操纵微粒的工作原理-7

2.2仿真模型的建立-11

2.3仿真结果及分析-11

第三章  光学操纵微流控芯片的设计与制备-12

3.1激光光纤嵌入式微流控芯片的设计方法-12

3.2激光光纤嵌入式微流控芯片的制备-13

3.2.1 实验设计-15

3.2.2 微细加工-17

3.3结果与讨论-19

第四章  激光光纤嵌入微流控芯片的实验研究-20

4.1实验装置与实验过程-20

4.2激光光纤嵌入式微流控芯片的实验结果-22

4.3实验与仿真的对比-23

总结与展望-24

参考文献-26

致  谢-27