技术领域
[0001] 本
发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置。
背景技术
[0002] 微流控技术自问世以来，其发展十分迅速，并且微流控技术的研究也越来越受到人们的重视。在微
流体生成和细菌黏附领域，利用激光大规模捕获空气中的
水分到邻近表面是一种潜在的技术，十分值得研究。
[0003] 近年来，利用光诱导的静
电场实现了对LiNbO3晶体表面的微纳米物体的并行操作。由于LiNbO3晶体在
生物光
电子学方面已经显示出巨大的潜
力，因此这种非
接触操作方式被认为是基于LiNbO3芯片的生物分析、临床诊断和药物发现的一种很有前途的集成功能。这种平行操作所使用的力，本质上源于光照(即
热电效应或光伏效应)产生的表面电荷。通过这种方式，已经实现了对纳米颗粒、微晶、生物细胞、微滴的一系列精准操作。但是这种
光电子相互作用从来没有被用来捕获LiNbO3衬底周围的水分，而对
光激发表面电荷与表面附近的微小水滴相互作用的水蒸气的影响，显然具有十分重要的意义。通常，这个过程可以通过改变LiNbO3表面的
润湿性来实现。
[0004] 然而，昂贵的紫外激光
光源的使用不利于利用该技术制造生物器件，大多数生物微流体应用中的活细胞通常无法承受紫外线的照射。此外，传统的光操控技术主要是针对单个粒子，缺乏对大规模粒子的处理能力。本发明基于这样的问题现状，发明了一种用于超声雾化气流实时液化的方法，它能够快速捕获空气中的大规模水颗粒，操作简单方便，成本较低，并且对细胞的生存威胁很低。这将对生物器件的发展和应用起到非常重要的作用。
发明内容
[0005] 本发明提供一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，它能够快速捕获空气中的大规模微小水颗粒，操作简单方便，成本较低，并且对细胞的生存威胁很低。实时液化的速率可由激光功率进行控制，整个液化过程可通过操控光路和正向观测光路进行调控。
[0006] 一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，其特征在于：
激光器1、电子快
门2、激光反射镜3、物镜7、透明载物台8、铌酸锂晶片9、
超声雾化器11、
信号发生器12按顺序形成超声雾化气流实时液化的操控光路；铌酸锂晶片9、背景光源10、物镜7、反射
银镜4、滤光片5、CCD相机6按顺序形成正向观测光路，通过两条光路实现超声雾化气流的实时液化和调控。
[0007] 一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，其特征在于：以铌酸锂晶片为基底，利用激光照射铌酸锂形成的空间电荷场对超声雾化气流的介
电泳力作用，实现超声雾化气流的实时液化。
[0008] 一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，其特征在于：通过操控光路、正向观测光路的结合，可以实现超声雾化气流的实时液化和调控。
[0009] 一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，其特征在于：通过激光功率的调控，可对液化的速率和液化后水滴的尺寸进行调节。
[0010] 一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，其特征在于：经过超声雾化器雾化之后，微小水滴的直径为5μm左右。
[0011] 一种用于超声雾化气流实时液化的方法及装置，其特征在于：液化的
位置可由透明可移动三维平台进行控制。
[0012] 与
现有技术相比，本发明的优点在于：此发明实现了超声雾化气流的实时液化，实时液化的速率可由激光功率进行控制，整个液化过程可通过操控光路和正向观测光路进行调控。此发明能够快速捕获空气中的大规模微小水滴，操作简单方便，成本较低，并且对细胞的生存威胁很低。这将对生物器件的发展和应用起到非常重要的作用。
[0013] 本发明所采用的具体技术方案如下：
[0014] 将掺
铁量为0.03wt％的c切铌酸锂晶片放在管式
退火炉内，进行退火处理，然后取出c切铌酸锂晶片。接下来用紫外可见分光光度计测得c切铌酸锂晶片的吸收系数，为保证结果的准确性，将c切铌酸锂晶片放入超声清洗机内，依次用丙
酮和去离子水超声清洗15min，经过计算处理测得c切铌酸锂晶片吸收系数为9.8cm-1。然后取出c切铌酸锂晶片并置于透明三维可移动光学平台上，调节激光光斑聚焦于c切铌酸锂晶片上表面。然后将去离子水放入与信号发生器相连的超声雾化器中，去离子水被超声为直径5μm的微小水滴，导流到c切铌酸锂晶片近表面后，在激光作用下汇聚于光斑附近形成大水滴，实现超声雾化气流的液化。
[0015] 具体操作步骤如下：
[0016] 第一步：制备高吸收c切铌酸锂晶片
[0017] 将掺铁量为0.03wt％的c切铌酸锂晶片放在管式
退火炉内，将氩气的流量速度设定为1L/min，通2min氩气使
石英管内的空气排尽之后，然后开启管式退火炉，使管式退火炉以10℃/min的升温速率升温至1000℃，保温1h后以10℃/min的降温速率冷却至室温，制得高吸收c切铌酸锂晶片。
[0018] 第二步：测c切铌酸锂晶片的吸收系数
[0019] 打开紫外可见分光光度计，预热30min后，将退火后的c切铌酸锂晶片放于紫外可见分光光度计内，测得c切铌酸锂晶片的吸收
光谱，处理数据后，得知c切铌酸锂晶片在405nm
波长吸收系数为9.8cm-1。
[0020] 第三步：实时雾化操作步骤
[0021] 先将超声雾化器与信号发生器相连，可通过信号发生器调节超声的
频率及幅度，去离子水经过超声雾化器后被超声为直径为5μm左右的悬浮微小水滴，然后通过
喷嘴导入到c切铌酸锂晶片的近表面，悬浮微小水滴的飞行速度大概为14mm/s。打开405nm激光前，c切铌酸锂晶片表面几乎没有水滴落下，但在开启405nm激光的瞬间，有大量微小水滴在光斑附近形成，并且随着时间的延长，微小水滴会出现合并现象，即水滴的“长大”，这种现象的响应几乎与激光打开的瞬间同步，通过调节激光的持续时间能很好的控制“长大”水滴的尺寸，并且重复很高。在激光关闭时，水滴不再长大，由于水滴的直径太小，数十秒后便挥发消失。
附图说明
[0022] 图1为本发明用于超声雾化气流实时液化c切铌酸锂晶片的吸收光谱。
[0023] 图2为本发明用于超声雾化气流实时液化的装置图。
[0024] 图3为本发明用于超声雾化气流实时液化的一种
实施例(实施例1)的过程图。
[0025] 图4为本发明用于超声雾化气流实时液化的一种实施例(实施例2)的过程图。
[0026] 图5为本发明用于超声雾化气流实时液化的一种实施例(实施例3)的过程图。
具体实施方式
[0027] 下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明
[0028] 在本发明中用于超声雾化气流实时液化芯片结构如图1所示。
[0029] 第一步：制备高吸收c切铌酸锂晶片
[0030] 将掺铁量为0.03wt％的c切铌酸锂晶片放在管式退火炉内，将氩气的流量速度设定为1L/min，通2min氩气使石英管内的空气排尽之后，然后开启管式退火炉，使管式退火炉以10℃/min的升温速率升温至1000℃，保温1h后以10℃/min的降温速率冷却至室温，制得高吸收c切铌酸锂晶片。
[0031] 第二步：测c切铌酸锂晶片的吸收系数
[0032] 打开紫外可见分光光度计，预热30min后，将退火后的c切铌酸锂晶片放于紫外可见分光光度计内，测得c切铌酸锂晶片的吸收光谱，处理数据后，得知c切铌酸锂晶片在405nm波长吸收系数为9.8cm-1。
[0033] 第三步：实时雾化操作步骤
[0034] 先将超声雾化器与信号发生器相连，可通过信号发生器调节超声的频率及幅度，去离子水经过超声雾化器后被超声为直径为5um左右的悬浮微小水滴，然后通
过喷嘴导入到c切铌酸锂晶片的近表面，悬浮微小水滴的飞行速度大概为14mm/s。打开405nm激光前，c切铌酸锂晶片表面几乎没有水滴落下，但在开启405nm激光的瞬间，有大量微小水滴在光斑附近形成，并且随着时间的延长，微小水滴会出现合并现象，即水滴的“长大”，这种现象的响应几乎与激光打开的瞬间同步，通过调节激光的持续时间能很好的控制“长大”水滴的尺寸，并且重复很高。在激光关闭时，水滴不再长大，由于水滴的直径太小，数十秒后便挥发消失。
[0035] 下面给出本发明用于超声雾化气流实时液化的具体实施例，具体实施例仅用于详细说明本发明，并不限制本
申请权利要求的保护范围。
[0036] 实施例1
[0037] 使用405nm激光器，25倍放大倍数的物镜，激光功率设置为10mW，利用透明三维可移动平台调节激光光斑聚焦于c切铌酸锂晶片上表面，然后将雾化气流平行导流到c切铌酸锂晶片的近表面，打开405nm激光前，c切铌酸锂晶片表面几乎没有水滴落下，但在开启405nm激光的瞬间，有大量水滴在光斑附近形成，并且随着时间的延长，水滴会出现合并现象，即水滴的“长大”，这种现象的响应几乎与激光打开的瞬间同步，通过调节激光的持续时间能很好的控制“长大”水滴的尺寸，并且重复很高。在激光关闭时，液滴不再长大。超声雾化气流实时液化的过程图如
说明书附图图3所示。
[0038] 实施例2
[0039] 使用405nm激光器，25倍放大倍数的物镜，激光功率设置为30mW，利用透明三维可移动平台调节激光光斑聚焦于c切铌酸锂晶片上表面，然后将雾化气流平行导流到c切铌酸锂晶片的近表面，打开405nm激光前，c切铌酸锂晶片表面几乎没有水滴落下，但在开启405nm激光的瞬间，有大量水滴在光斑附近形成，并且随着时间的延长，水滴会出现合并现象，即水滴的“长大”，这种现象的响应几乎与激光打开的瞬间同步，通过调节激光的持续时间能很好的控制“长大”水滴的尺寸，并且重复很高。在激光关闭时，液滴不再长大。超声雾化气流实时液化的过程图如说明书附图图4所示。
[0040] 实施例3
[0041] 使用405nm激光器，25倍放大倍数的物镜，激光功率设置为50mW，利用透明三维可移动平台调节激光光斑聚焦于c切铌酸锂晶片上表面，然后将雾化气流平行导流到c切铌酸锂晶片的近表面，打开405nm激光前，c切铌酸锂晶片表面几乎没有水滴落下，但在开启405nm激光的瞬间，有大量水滴在光斑附近形成，并且随着时间的延长，水滴会出现合并现象，即水滴的“长大”，这种现象的响应几乎与激光打开的瞬间同步，通过调节激光的持续时间能很好的控制“长大”水滴的尺寸，并且重复很高。在激光关闭时，液滴不再长大。超声雾化气流实时液化的过程图如说明书附图图5所示。
[0042] 以上所述具体实例对本发明的技术方案、实施办法做了进一步的详细说明，应理解的是，以上实例并不仅用于本发明，凡是在本发明的精神和原则之内进行的同等
修改、等效替换、改进等均应该在本发明的保护范围之内。
