专利名称：一种用于液体颗粒计数器的样品池及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种颗粒粒度测试设备配件，具体涉及一种样品池，特别是与液体颗粒计数器配套使用的样品池。
背景技术：
液体颗粒计数器用于检测液体中的微小固体颗粒污染物，它在医药，水质分析，油液清洁度检测，半导体工艺控制等领域有着重要的应用。光阻法激光液体颗粒计数器根据米散射理论，利用微小粒子对光的散射和阻挡实现对粒子计数和测量，其检测原理如图1 所示。半导体激光器(101)发出的光经过透镜组(10 的整形之后形成细小的线光束，线光束照射到液体样品池(10 的检测区域，透过样品池(10 之后到达光电探测器(106) 的表面。待测液体(104)通过样品池(103)的液体通道(109)流经样品池(103)的检测区域，当待测液体(104)中的微小颗粒(10 通过检测区域的时候，由于粒子对光的散射和阻挡，使得光电探测器(106)接收到光信号减弱，光信号经过探测器(106)和检测电路(107) 之后成为一负脉冲信号(108)，信号(108)的幅度与粒子的大小成比例。因此，通过脉冲信号的个数和幅度可以测量出被测液体中微小颗粒物的个数和颗粒物的大小。
样品池是液体颗粒计数器的核心部件，它的结构和质量决定着仪器的关键检测指标。目前的光阻法液体颗粒计数器所用的样品池主要有两种加工方法一种是基于精密机械加工的方法。另一种是基于精密光学加工的方法。
基于精密机械加工的样品池的结构如图2所示，该结构主要有第一不锈钢板 001)，第二不锈钢板003)，第一不锈钢薄片002)，第二不锈钢薄片(204)和玻璃光学窗口(205)组成，它们共同形成一个狭长的方形液体通道006)，通道Q06)的尺寸由不锈钢薄片(202，204)的厚度和两不锈钢薄片(202，204)之间的距离决定。为了防止液体流经液体通道时发生泄漏，不锈钢板和不锈钢薄片之间通过精密配合形成机械密封。这就要求不锈钢板与不锈钢薄片的接触面达到几乎镜面的粗糙度和平面度。如此高的技术要求使得该结构的机械加工难度很大，增加了制作成本。不锈钢薄片厚度越薄，加工难度越大，为了达到密封的效果，不锈钢薄片的厚度通常必须大于0. 5毫米，这使得液体通道的尺寸不可能做的很小，限制了液体颗粒计数器检测的灵敏度。另外，基于精密机械加工得到的样品池， 狭缝内壁的粗糙度不可能达很高的水平，因此，在实际使用当中容易粘附液体中的粒子，造成液体通道的堵塞，降低了仪器的稳定性和可靠性。
基于精密光学加工方法的样品池结构如图3所示。它包括第一石英玻璃板(301)， 第二石英玻璃板(303)，第一黑石英片(30 和第二黑石英片(304)。石英板和黑石英之间利用光胶技术进行熔接，能形成良好的密封，不容易形成泄漏。光学加工能到非常高的光学表面，克服了机械结构样品池容易堵塞的问题。结构中的黑石英片起到阻挡杂散光的作用， 降低背景光强的影响，提高测试精度。但是黑石英具有一定的透射率，进口高质量的黑石英玻璃，当厚度为1毫米厚的时候，其透光率为0. 1%。当厚度为0. 5毫米厚的时候，其透光率为1. 1%。为了降低黑石英的透光对测试结果的影响，黑石英片的厚度必须大于0. 5毫米以上，这使得液体通道的尺寸也不可能做得很小，同样限制了液体颗粒检测器的灵敏度。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于颗粒计数器的改进型样品池。
本发明同时还要提供一种上述的改进型样品池的制作方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的一种技术方案是一种用于液体颗粒计数器的样品池，其具有密封的液体通道，所述样品池包括二个具有狭缝的结构单元，每个具有狭缝的结构单元包括石英玻璃层、形成在石英玻璃层表面上且具有第一狭缝的金属薄膜光阑和形成在金属薄膜光阑表面上的光刻胶层，该光刻胶层上对应金属薄膜光阑的第一狭缝的位置形成有第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝共同构成所述狭缝，二个所述结构单元的光刻胶层相键合，二个结构单元的狭缝共同构成所述液体通道。
根据本发明的一个方面，所述金属薄膜光阑可以为溅射在石英玻璃层表面的厚度为0. 05 0. 2微米的铝膜。铝膜的厚度优选为0. 08 0. 12微米，最优选为0. 1微米。所述光刻胶层为旋涂在金属薄膜光阑上的厚度为50 250微米的光刻胶。优选地，光刻胶层的厚度为80 120微米，最优选100微米。所述的光刻胶优选为SU-8光刻胶。
根据本发明又一方面，所述液体通道自一端向另一端的方向依次为进液端、检测区域和出液端，其中，所述进液端为沿着液体的流动方向逐渐变窄的锥形，所述检测区域为矩形，所述的出液端为沿着液体的流动方向逐渐变宽的锥形。优选地，进液端的开口锥度与所述出液端的开口锥度相同，且开口锥度在6 10°之间。所述液体通道的长度可以为 10 40毫米，所述检测区域的宽度可以为0. 1 0. 8毫米。液体通道的长度优选为15 25毫米，最优选20毫米；检测区域的宽度优选为0. 1 0. 3毫米，最优选0. 2毫米。将液体通道设计为在开口处制作成锥度的形状，液体流过样品池的时候形成湍流，提高液体颗粒计数器的测试精度。
根据本发明的一个具体实施例，液体通道的长度为20毫米，进液端的开口锥度与所述出液端的开口锥度均为8°，检测区域的宽度为0. 2毫米、高度为0. 20 0. 25毫米。
本发明采取的又一技术方案是一种上述的用于液体颗粒计数器的样品池的制作方法，其包括如下步骤(1)分别按照如下步骤制作二个所述的具有狭缝的结构单元①、选用设定尺寸的石英玻璃作为衬底，在该石英玻璃的上表面溅射设定厚度的铝，光刻铝，去掉中间部分的铝膜，得到具有设定尺寸和形状的第一狭缝的金属薄膜光阑，所述第一狭缝的形状与最后要形成的液体通道的形状相同；②、在金属薄膜光阑上旋涂设定厚度的光刻胶，光刻光刻胶，去除未曝光的光刻胶，在对应第一狭缝的位置形成与第一狭缝形状完全相同的第二狭缝；(2)、通过键合上述的二个结构单元的光刻胶层将二个结构单元封装在一起，得所述样品池由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点具有本发明结构的样品池，可通过MEMS的加工工艺来制造，制作出传统加工工艺无法得到的微小液体通道，并且液体通道的形状和大小可以被精确的控制。此外，键合得到的液体通道具有良好的密封效果，可有效防止液体的渗漏；而金属薄膜光阑可以阻挡杂散光，降低背景光的影响。
本发明的样品池的制作方法方便，加工精度高，可靠性好。
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。
图1是光阻法激光液体颗粒计数器的检测原理示意2是传统的基于精密机械加工工艺的样品池的结构示意图； 图3是传统的基于精密光学加工工艺的样品池的结构示意图； 图4是根据本发明的液体通道的形状示意图； 图fe 5c是根据本发明的样品池的加工过程示意图；其中101、半导体激光器；102、透镜组；103、样品池；104、待测液体；105、微小颗粒； 106、光电探测器；107、检测电路；108、信号；109、液体通道；201、第一不锈钢板；202、第一不锈钢薄片；203、第二不锈钢板；204、第二不锈钢薄片；205、玻璃光学窗口 ；301、第一石英玻璃板；302、第一黑石英片；303、第二石英玻璃板；304、第二黑石英片；如，4b、结构单元； 401a, 401b、石英玻璃层；402a, 402b、金属薄膜光阑；403a, 40 、光刻胶层；404a, 404b、狭缝；405 405b、第一狭缝；406 406b、第二狭缝；5液体通道；50、进液端；51、检测区域； 52、出液端。
具体实施方式
如图4和图5c所示，按照本实施例的用于液体颗粒计数器的样品池包括具有狭缝 404a的结构单元如和具有狭缝404b的结构单元4b。其中结构单元如包括石英玻璃层 401a、形成在石英玻璃层401a表面上且具有第一狭缝40 的金属薄膜光阑40 和形成在金属薄膜光阑40 表面上的光刻胶层403a，该光刻胶层403a上对应金属薄膜光阑40 的第一狭缝40 的位置形成有第二狭缝406a，且第一狭缝40 和第二狭缝406a共同构成所述狭缝4(Ma。结构单元4b包括石英玻璃层401b、形成在石英玻璃层401b表面上且具有第一狭缝40 的金属薄膜光阑402b和形成在金属薄膜光阑402b表面上的光刻胶层40北，该光刻胶层40 上对应金属薄膜光阑402b的第一狭缝40 的位置形成有第二狭缝406b，且第一狭缝40 和第二狭缝406b共同构成狭缝404b。二个结构单元如和4b的光刻胶层 403a和40 键合，从而二个所述狭缝40 和404b共同构成了密封的液体通道5。同时液体通道5自一端向另一端的方向依次为进液端50、检测区域51和出液端52，其中，进液端 50为沿着液体的流动方向逐渐变窄的锥形，检测区域51为矩形，出液端51为沿着液体的流动方向逐渐变宽的锥形。
上述的样品池中金属薄膜光阑40h、402b为分别溅射在石英玻璃层401a、401b表面的厚度为0. 05 0. 2微米的铝膜。该铝膜的厚度优选为0. 08 0. 12微米，最优选为 0. 1微米。光刻胶层403a、40;3b为旋涂在金属薄膜光阑40h、402b上的厚度为50 250微米的光刻胶，优选地，光刻胶层403a、403b的厚度为80 120微米。
参见图fe 5c，本实施例的用于液体颗粒计数器的样品池可通过如下步骤来制作(1)、分别制作具有狭缝40 的结构单元如和具有狭缝404b的结构单元4b，具体如下首先，如图fe所示，选用长20毫米、宽4毫米、高为1. 75毫米的石英玻璃作为衬底即为石英玻璃层401a，在该石英玻璃层401a的上表面溅射厚度为0. 1微米的铝，光刻铝，去掉中间部分的铝膜，得到具有第一狭缝40 的金属薄膜光阑40 ，如图4所示，该金属薄膜光阑40 的第一狭缝40 的形状与最后要形成的液体通道5的形状相同，即为自两端向中间逐渐变窄的锥形，且两端开口锥度相同，均为8°。中间部分为矩形，宽度为0.2毫米，高度等同于金属薄膜光阑40 的厚度也即0. 1微米。
其次，如图恥所示，在金属薄膜光阑40 上旋涂厚度为100微米的SU-8光刻胶， 光刻SU-8光刻胶，去除未曝光的光刻胶，在对应第一狭缝40 的位置形成与第一狭缝40 形状完全相同的第二狭缝406a，第二狭缝406a中间的矩形区域的宽度也为0. 2毫米，厚度为光刻胶403a的厚度即100微米。
最后，重复上述的步骤制作具有狭缝404b的结构单元4b。该二个结构单元如和 4b结构和尺寸完全相同。
(2)、将上述制备的二个结构单元如和4b通过键合的方法封装在一起，得到具有密封液体通道5的样品池，其结构如图5c所示。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于液体颗粒计数器的样品池，其具有密封的液体通道，其特征在于所述样品池包括二个具有狭缝的结构单元，每个所述的具有狭缝的结构单元包括石英玻璃层、形成在所述石英玻璃层表面上且具有第一狭缝的金属薄膜光阑和形成在所述金属薄膜光阑表面上的光刻胶层，所述光刻胶层上对应所述金属薄膜光阑的第一狭缝的位置形成有第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝共同构成所述狭缝，二个所述结构单元的光刻胶层相键合，二个所述结构单元的所述狭缝共同构成所述的液体通道。
2.根据权利要求1所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述金属薄膜光阑为溅射在所述石英玻璃层表面的厚度为0. 05 0. 2微米的铝膜。
3.根据权利要求1所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述光刻胶层为旋涂在所述的金属薄膜光阑上的厚度为50 250微米的光刻胶。
4.根据权利要求3所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述光刻胶层的厚度为80 120微米。
5.根据权利要求3所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述的光刻胶为SU-8光刻胶。
6.根据权利要求1所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述液体通道自一端向另一端的方向依次为进液端、检测区域和出液端，其中，所述进液端为沿着液体的流动方向逐渐变窄的锥形，所述检测区域为矩形，所述的出液端为沿着液体的流动方向逐渐变宽的锥形。
7.根据权利要求6所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述进液端的开口锥度与所述出液端的开口锥度相同，且开口锥度在6 10°之间。
8.根据权利要求6或7所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述液体通道的长度为10 40毫米，所述检测区域的宽度为0. 1 0. 8毫米。
9.根据权利要求8所述的用于液体颗粒计数器的样品池，其特征在于所述液体通道的长度为15 25毫米，所述检测区域的宽度为0. 1 0. 3毫米。
10.一种权利要求1至9中任一项权利要求所述的用于液体颗粒计数器的样品池的制作方法，其特征在于包括如下步骤(1)分别按照如下步骤制作二个所述的具有狭缝的结构单元①、选用设定尺寸的石英玻璃作为衬底，在该石英玻璃的上表面溅射设定厚度的铝，光刻铝，去掉中间部分的铝膜，得到具有设定尺寸和形状的第一狭缝的金属薄膜光阑，所述第一狭缝的形状与最后要形成的液体通道的形状相同；②、在金属薄膜光阑上旋涂设定厚度的光刻胶，光刻光刻胶，去除未曝光的光刻胶，在对应第一狭缝的位置形成与第一狭缝形状完全相同的第二狭缝；(2)、通过键合上述的二个结构单元的光刻胶层将二个结构单元封装在一起，得所述样品池。
全文摘要
本发明涉及一种用于液体颗粒计数器的样品池及其制作方法，样品池具有密封的液体通道，包括二个具有狭缝的结构单元，每个结构单元包括石英玻璃层、形成在石英玻璃层表面上且具有第一狭缝的金属薄膜光阑和形成在金属薄膜光阑表面上的光刻胶层，该光刻胶层上对应金属薄膜光阑的第一狭缝的位置形成有第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝共同构成所述狭缝，二个所述结构单元的光刻胶层相键合，二个结构单元的狭缝共同构成所述液体通道。具有本发明结构的样品池，可通过MEMS的加工工艺来制造，制作出传统加工工艺无法得到的微小液体通道，并且液体通道的形状和大小可以被精确的控制，有利于提高液体颗粒检测的灵敏度。
文档编号G01N15/14GK102507419SQ20111033109
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者周大农, 孙吉勇, 梁凤飞, 沈玮栋, 王佳琦 申请人:江苏苏净集团有限公司