本文作者：Sensofar
由于應(yīng)用領(lǐng)域眾多，微流體在過(guò)去幾年中取得了巨大的發(fā)展。芯片實(shí)驗(yàn)室、芯片器官、點(diǎn)護(hù)理設(shè)備、細(xì)胞捕獲、生化分析是微流體直接應(yīng)用的一些例子。微流體設(shè)備具有不同的幾何形狀，可以根據(jù)需要任意調(diào)整，但組成這些微流體設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)之一是微通道。
有幾種材料已經(jīng)被公開(kāi)可用于制造微通道，材料的適用性取決于制造技術(shù)。其中一些材料是聚合物、硅或玻璃。制造技術(shù)的例子包括軟光刻技術(shù)、光刻技術(shù)或熱熔技術(shù)。但在使用鈉鈣玻璃作為材料時(shí)，由于其堅(jiān)固性、耐腐蝕性、透明度和低成本的直接激光寫(xiě)入技術(shù)成為最合適的技術(shù)之一。它既精確又通用，能快速生成非常復(fù)雜的幾何形狀。此外，由于其非接觸性質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生污染物，也不需要無(wú)塵室設(shè)施。
在該應(yīng)用中，當(dāng)尺寸達(dá)到微米級(jí)時(shí)，則需要有關(guān)通道尺寸的形貌圖像支撐，以確保其質(zhì)量，通過(guò)共聚焦顯微鏡對(duì)激光直接寫(xiě)入技術(shù)制造的結(jié)構(gòu)可進(jìn)行全面的測(cè)量鑒定。
測(cè)量
圖1. 從一次（左）到十次（右）不同激光寫(xiě)入的多個(gè)微通道的共聚焦圖像及形貌圖。
微通道是通過(guò)直接激光寫(xiě)入在鈉鈣玻璃上制作的。該裝置由一個(gè)振鏡系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)能夠處理光束并制造復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且無(wú)需移動(dòng)樣品。通過(guò)使用焦距為100mm的透鏡將激光束聚焦在基材表面上，確保工作面積為80x80mm2。
為了獲得結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)目v橫比，對(duì)樣品進(jìn)行了多次激光寫(xiě)入。因此，我們對(duì)表面的演變進(jìn)行了研究。制造了掃描次數(shù)從一到十次的微通道。運(yùn)用我們S neox 3D光學(xué)輪廓儀，使用20倍放大倍率的物鏡捕獲結(jié)構(gòu)化區(qū)域的共聚焦圖像。生成表面輪廓，并描繪了微通道深度隨激光掃描次數(shù)的變化情況（圖1）。
圖2. 根據(jù) ISO 25178 標(biāo)準(zhǔn)，激光加工微通道的三維圖和通道底部的粗糙度參數(shù)。
微通道壁的粗糙度值是關(guān)鍵值，因?yàn)閷?duì)于微流體應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該值必須足夠低。通過(guò)我們S neox 3D光學(xué)輪廓儀和SensoMAP 分析軟件的幫助下，能夠從小區(qū)域獲得粗糙度值。研究選擇了用50倍放大物鏡來(lái)測(cè)量進(jìn)行8次激光寫(xiě)入的微通道底部圖像（圖2）。
由于激光直寫(xiě)技術(shù)的多功能性和精確性，我們可以制造出多種微流體設(shè)備。在此，我們展示了其中一些用共聚焦 20X 物鏡獲得的3D圖（圖 3）。
圖3. 3D圖詳細(xì)說(shuō)明了使用激光在鈉鈣玻璃上制作的微流體設(shè)備的一些示例。
結(jié)論
通過(guò)使用我們的S neox 3D光學(xué)輪廓儀，能夠輕松測(cè)量使用激光技術(shù)制造的微通道的形貌。使用20倍放大物鏡的共聚焦技術(shù)，分析激光寫(xiě)入過(guò)程中結(jié)構(gòu)輪廓的變化。
此外，結(jié)合SensoMAP分析軟件，計(jì)算了制造的微通道的粗糙度參數(shù)。在獲取表面形貌時(shí)，采用了50倍的放大物鏡。
總之，通過(guò)使用S neox 3D光學(xué)輪廓儀，可以完美且精準(zhǔn)地對(duì)每個(gè)結(jié)構(gòu)的尺寸和粗糙度進(jìn)行表征測(cè)量。
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