微型液體顆粒計數器芯片制造技術

本發明專利技術涉及一種微型液體顆粒計數器芯片，包括芯片本體，芯片本體中設置有光學檢測系統以及光刻形成的液體微流通道；液體微流通道的兩端與芯片本體的外部相連通并通入有待測液體；光學檢測系統包括光刻形成的入射端微透鏡組、出射端微透鏡組、入射端光纖固定槽、出射端光纖固定槽以及固設于入射端光纖固定槽中的入射光纖、固設于出射端光纖固定槽中的出射光纖；入射端微透鏡組和出射端微透鏡組相對的設置于液體微流通道的兩側；入射端光纖固定槽設置于入射端微透鏡組的遠離液體微流通道的一側，出射端光纖固定槽設置于出射端微透鏡組的遠離液體微流通道的一側。本發明專利技術提高了液體顆粒計數器加工的精度，降低了加工難度，降低了制造成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于測量液體中的微小顆粒的大小和數量的儀器，具體地說，涉及一種用于測量液體中的微小顆粒的大小和數量的激光微型液體顆粒計數器芯片。
技術介紹
液體顆粒計數器用于檢測液體中的微小固體顆粒污染物，它在醫藥、水質分析、油液清潔度檢測、半導體工藝控制等領域有著重要的應用。光阻法激光液體顆粒計數器根據光散射理論，利用微小粒子對光的散射和阻擋實現對粒子計數和測量。對于傳統的液體顆粒計數器，其結構如附圖1所示。半導體激光器101發出的光經過透鏡組102的匯聚，在液體樣品池103的檢測區域形成一細小線光束，線光束透過樣品池103之后傳輸到光電探測器106的表面。待測液體104通過液體樣品池103的液體微流通道108而流經液體樣品池103的檢測區域。當待測液體104中的微小顆粒105通過檢測區域的時候，由于粒子對光的散射和阻擋，使得光電探測器106接收到的光信號減弱，形成一個負脈沖信號107，負脈沖信號107的幅度與粒子的大小成比例。因此，通過脈沖信號的個數和幅度就可以測量出被測液體中微小顆粒物的個數和大小。傳統的液體顆粒計數器，其各個部件是通過機械的方式裝配在一起的，為了確保檢測光線形成的光斑的中心和液體樣品池103的檢測中心重合，同時使得液體樣品池103的檢測區域位于線光束的焦平面上，裝配精度要求很高，安裝難度大。傳統的液體樣品池通常用超精密機械加工的方法制作，由于液體微流通道的橫向尺寸很小(O. 2mm-0. 5mm左右)，通道的內壁要求很光滑(Ra〈0. 05)，而且要形成機械密封，加工起來非常困難，成本很高。液體顆粒計數器的檢測線光斑寬度為幾十微米，需要采用非球面透鏡才能得到如此細的線光斑，而非球面透鏡昂貴的價格也增加了液體顆粒計數器的生產成本。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種加工工藝簡單、制造成本較低的微型液體顆粒計數器芯片。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是—種微型液體顆粒計數器芯片，用于測量待測液體中微小顆粒的大小和數量，其包括芯片本體，所述的芯片本體中設置有光學檢測系統以及光刻形成的液體微流通道；所述的液體微流通道的兩端與所述的芯片本體的外部相連通并通入有所述的待測液體；所述的光學檢測系統包括光刻形成的入射端微透鏡組、出射端微透鏡組、入射端光纖固定槽、出射端光纖固定槽以及固設于所述的入射端光纖固定槽中的入射光纖、固設于所述的出射端光纖固定槽中的出射光纖；所述的入射端微透鏡組和所述的出射端微透鏡組相對的設置于所述的液體微流通道的兩側；所述的入射端光纖固定槽設置于所述的入射端微透鏡組的遠離所述的液體微流通道的一側，所述的出射端光纖固定槽設置于所述的出射端微透鏡組的遠離所述的液體微流通道的一側；光線依次經過所述的入射光纖、所述的入射端微透鏡組、所述的液體微流通道、所述的出射端微透鏡組、所述的出射光纖而形成檢測光路，所述的檢測光路與所述的液體微流通道中流過的所述的待測液體形成的液路相交形成檢測區域。優選的，所述的檢測光路的軸線與所述的液體微流通道的軸線相垂直。優選的，所述的入射端微透鏡組包括第一非球柱面和第二非球柱面，所述的出射端微透鏡組包括第三非球柱面和第四非球柱面，所述的入射光纖的端面位于所述的第一非球柱面的前方的焦平面上，所述的檢測區域的中心位于所述的第二非球柱面的后方的焦平面上以及所述的第三非球柱面的前方的焦平面上，所述的出射光纖的端面位于所述的第四非球柱面的后方的焦平面上。優選的，所述的芯片本體中含光刻形成有兩條鞘液流通道，所述的鞘液流通道分別設置于所述的液體微流通道的兩側并與所述的液體微流通道形成一夾角，所述的鞘液流通道的一端與所述的芯片本體的外部相連通，所述的鞘液流通道的另一端與所述的液體微流通道相交，所述的光學檢測系統設置于所述的鞘液流通道與所述的液體微流通道的相交點的下方；所述的鞘液流通道中通入有鞘液流。優選的，所述的鞘液流通道相對稱的設置于所述的液體微流通道的兩側，所述的鞘液流通道與所述的液體微流通道之間的夾角的角度為20°至45°范圍內的任意值。優選的，所述的入射端光纖固定槽的靠近所述的入射端微透鏡組的一端部具有呈階梯狀的第一定位件，所述的入射光纖的端面抵在所述的第一定位件上而與所述的入射端光纖固定槽的端面之間形成一間隙；所述的出射端光纖固定槽的靠近所述的出射端微透鏡組的一端部具有呈階梯狀的第二定位件，所述的出射光纖的端面抵在所述的第二定位件上而與所述的出射端光纖固定槽的端面之間形成一間隙。優選的，所述的液體微流通道的截面呈矩形；所述的入射端光纖固定槽的截面、所述的出射端光纖固定槽的截面均為矩形。優選的，所述的液體微流通道的兩端通過截面為圓形的通道所形成的液體微流通道入口和液體微流通道出口連接至所述的芯片本體的表面。優選的，所述的鞘液流通道的截面為矩形，其一端通過截面為圓形的通道所形成的鞘液流通道入口連接至所述的芯片本體的表面。優選的，所述的芯片本體由下板和上板鍵合為一體形成；所述的芯片本體為石英玻璃材質，其長和寬均為30mm,厚度為3mm。由于上述技術方案運用，本專利技術與現有技術相比具有下列優點本專利技術將液體微流通道和光學檢測系統集成于一芯片本體上，采用光刻工藝加工制造，提高了加工的精度，并且降低了加工難度，同時，還降低了制造成本。附圖說明附圖1為現有技術的液體顆粒計數器的結構示意圖。附圖2為本專利技術的微型液體顆粒計數器芯片的結構剖視圖。附圖3為本專利技術的微型液體顆粒計數器芯片的加工工藝中上板的加工步驟示意圖。附圖4為本專利技術的微型液體顆粒計數器芯片的加工工藝中上板的加工步驟示意圖。附圖5為本專利技術的微型液體顆粒計數器芯片的加工工藝中下板的加工步驟示意圖。附圖6為本專利技術的微型液體顆粒計數器芯片的外形圖。以上附圖中101、半導體激光器；102、透鏡組；103、液體樣品池；104、待測液體；105、微小顆粒；106、光電探測器；107、負脈沖信號；108、液體微流通道；20、微型液體顆粒計數器芯片；201、液體微流通道；202a、鞘液流通道；202b、鞘液流通道；203、液體微流通道入口 ；204a、鞘液流通道入口 ；204b、鞘液流通道入口 ；205、液體微流通道出口 ；206、入射端光纖固定槽；207、入射光纖；208、入射端微透鏡組；208a、第一非球柱面；208b、第二非球柱面；209、出射端微透鏡組；209a、第三非球柱面；20%、第四非球柱面；210、出射端光纖固定槽；211、出射光纖；212、芯片本體；213、下板；214、上板。具體實施例方式下面結合附圖所示的實施例對本專利技術作進一步描述。實施例一參見附圖2所示。一種微型液體顆粒計數器芯片20，用于測量待測液體中微小顆粒的大小和數量。該微型液體顆粒計數器芯片20包括芯片本體212，該芯片本體212為石英玻璃材質，其長和寬均為30mm,呈正方形,其厚度為3mm。芯片本體212中設置有光學檢測系統以及光刻形成的液體微流通道201。液體微流通道201的兩端與芯片本體212的外部相連通。該液體微流通道201的截面呈矩形，尺寸為O. 2mmXO. 2mm，而該液體微流通道201的長度為10-20mm左右。該液體微流通道201的兩端通過截面為圓形且直徑為1. 6mm的通道所形成的液體微流通道入口203和液體微流通道出本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微型液體顆粒計數器芯片，用于測量待測液體中微小顆粒的大小和數量，其特征在于：其包括芯片本體，所述的芯片本體中設置有光學檢測系統以及光刻形成的液體微流通道；所述的液體微流通道的兩端與所述的芯片本體的外部相連通并通入有所述的待測液體；所述的光學檢測系統包括光刻形成的入射端微透鏡組、出射端微透鏡組、入射端光纖固定槽、出射端光纖固定槽以及固設于所述的入射端光纖固定槽中的入射光纖、固設于所述的出射端光纖固定槽中的出射光纖；所述的入射端微透鏡組和所述的出射端微透鏡組相對的設置于所述的液體微流通道的兩側；所述的入射端光纖固定槽設置于所述的入射端微透鏡組的遠離所述的液體微流通道的一側，所述的出射端光纖固定槽設置于所述的出射端微透鏡組的遠離所述的液體微流通道的一側；光線依次經過所述的入射光纖、所述的入射端微透鏡組、所述的液體微流通道、所述的出射端微透鏡組、所述的出射光纖而形成檢測光路，所述的檢測光路與所述的液體微流通道中流過的所述的待測液體形成的液路相交形成檢測區域。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫吉勇，梁鳳飛，沈瑋棟，周大農，唐紅陽，
申請(專利權)人：江蘇蘇凈集團有限公司，
類型：發明
國別省市：