专利名称：一种磁场作用下的微流体观测分析装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微流体观测分析装置，尤其涉及一种磁场作用下的微流体观测分析装置。
背景技术：
近年来，随着微电子、微机械、生物工程和纳米技术等的发展，微流体技术越来越受到人们的重视，已成为当今研究的热点。其中，磁流体力学因其结合流体力学与电动力学且研究导电流体和电磁场相互作用而受到了人们格外的关注。磁流体力学效应 (Magnetohydrodynamic，MHD)包括两方面，一方面是指导电流体在电磁场中运动，流体中就会产生电流，此电流与磁场相互作用，产生洛伦兹力，从而改变流场的运动，同时此电流也引起电磁场的变化；另一方面是指电化学反应在磁场作用下进行时，外加磁场与电场相互作用后产生的洛伦兹力致使电解液中荷电粒子产生涡旋运动的现象。利用此效应已经实现了在核反应、等离子、冶金、工程热物理、宇航工程等领域中物质流的高效运输和定量控制。 在微观流体研究领域，试图利用MHD效应制造微流体泵、改善微细电沉积的传质受限问题等方面也已成为新的研究热点。可见，如果能够有效实现磁场作用下微流体流场状态的观测分析，必将会极大促进该方面的研究和应用。文献“李伟.微细电铸过程磁致对流效应数值分析.焦作河南理工大学，2011” 中提供了一种磁场作用下微流体观测分析的装置，其中采用有色电解液硫酸铜溶液作为微流体介质，以聚苯乙烯微球作为示踪粒子，观测分析单元为工具测量显微镜，该装置利用透明的毛细玻璃管制造微空间，且能够同时实现不同深宽比微盲孔流体的观测，但是，由于有色电解液降低了与示踪粒子的对比度，且在微观空间内观测分析单元又很难提供足够强的光源，导致该装置难以得到清晰的流场状态，同时也不利于对微流场进行定量分析。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种磁场作用下的微流体观测分析装置，能够增强微观流场状态观测的清晰度和准确度，有利于对微流场进行定量分析。本实用新型采用下述技术方案一种磁场作用下的微流体观测分析装置，包括从下至上依次设置的永磁铁、微流体单元和观测分析单元，所述微流体单元基体材料为透明石英玻璃或有机玻璃，微流体单元内置有用于存储微流体介质和示踪粒子的储液室，储液室内一侧设置有阳极，与阳极相反的储液室一侧设置有微盲孔，微盲孔一端与储液室连通，微盲孔另一端与阴极相连，与设置有微盲孔一侧相邻的储液室两侧对称设置有溶液通道，溶液通道与储液室连通，所述微流体单元下端底面涂覆有反光涂层。所述的微流体介质为无色透明电解液。所述的无色透明电解液为硫酸锌溶液或氯化锌溶液。所述的微盲孔为一个或多个间隔平行设置的、具有不同深宽比的微盲孔阵列。[0010] 所述的微盲孔采用截面为圆形的毛细玻璃管，阴极截面形状和尺寸与相连的微盲孔截面相同。 所述的阴极侧表面设置有绝缘涂层。所述的阳极为电解锌片，上方设置有阳极引电螺栓。所述的溶液通道平行接近于微盲孔与储液室连通处端口。所述的示踪粒子为聚苯乙烯微球。所述的观测分析单元为工具测量显微镜或粒子测速仪。本实用新型采用了底部涂覆有反光涂层的微流体单元和与示踪粒子对比度较强的无色透明溶液，增强了微观流场状态观测的清晰度和准确度，并且装置结构简单、实现容易、造价低廉。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型中微流体单元的结构示意图；图3为图2的A-A向剖视图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本实用新型包括从下至上依次设置的永磁铁1、微流体单元2 和观测分析单元3。微流体单元基体12材料为透明石英玻璃或有机玻璃，微流体单元2内置有用于存储微流体介质5和示踪粒子6的储液室4，储液室4内一侧设置有阳极7，阳极7 为电解锌片，上方设置有用于引电的阳极引电螺栓。与阳极7相反的储液室4一侧设置有微盲孔8，微盲孔8可为一个或多个间隔平行设置的、具有不同深宽比的微盲孔阵列。微盲孔8 —端与储液室4连通，另一端与阴极9相连，微盲孔8采用截面为圆形的微米级或亚微米级的毛细玻璃管。阴极9截面形状和尺寸与相连的微盲孔8截面相同，阴极9侧表面设置有绝缘涂层。与设置有微盲孔8 —侧相邻的储液室4的两侧对称设置有溶液通道10，溶液通道10平行接近于微盲孔8与储液室4连通处的端口并且与储液室4连通，微流体单元 2下端底面涂覆有反光涂层11，可电镀光亮镀层作为反光涂层。微流体介质5为无色透明电解液，可采用硫酸锌溶液或氯化锌溶液。示踪粒子6采用聚苯乙烯微球。观测分析单元 3可采用工具测量显微镜或粒子测速仪。 使用时，将微流体介质5与适量的示踪粒子6均勻混合，利用注射器沿溶液通道10 注入储液室4内，并用橡胶堵头密封溶液通道10入口，然后将微流体单元2置于超声震动槽内，使得混有示踪粒子6的微流体介质5能够充满微盲孔8内，且示踪粒子6在微流体介质5内的分布更加均勻。再将该微流体单元2放置于永磁铁1上，此时微盲孔8的外部流场为静态流场，接通电源后，溶液中的荷电粒子将会在MHD效应作用下产生涡旋运动，进而引起溶液的运动，随溶液运动的示踪粒子6的运动正是流场状态的切实反应，通过调节观测分析单元3就可以对各不同深宽比微盲孔8内示踪粒子6的运动状态进行观测分析，从而揭示出各微空间内微流体的运动状态；而将观测分析单元3聚焦于储液室4内，亦可实现宏观流场状态的观测分析，并且可以进一步分析宏、微观流场状态之间的关系。该实施例也可以通过溶液通道10接入溶液循环装置，实现在微盲孔8的外部流场为动态流场下的微流体运动状态的观测和分析，同时也可以观测和分析MHD效应对宏观动态流场的影响。
权利要求1.一种磁场作用下的微流体观测分析装置，包括从下至上依次设置的永磁铁、微流体单元和观测分析单元，所述微流体单元基体材料为透明石英玻璃或有机玻璃，微流体单元内置有用于存储微流体介质和示踪粒子的储液室，储液室内一侧设置有阳极，与阳极相反的储液室一侧设置有微盲孔，微盲孔一端与储液室连通，微盲孔另一端与阴极相连，与设置有微盲孔一侧相邻的储液室两侧对称设置有溶液通道，溶液通道与储液室连通，其特征在于所述微流体单元下端底面涂覆有反光涂层。
2.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的微流体介质为无色透明电解液。
3.根据权利要求2所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的无色透明电解液为硫酸锌溶液或氯化锌溶液。
4.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的微盲孔为一个或多个间隔平行设置的、具有不同深宽比的微盲孔阵列。
5.根据权利要求3所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的微盲孔采用截面为圆形的毛细玻璃管，阴极截面形状和尺寸与相连的微盲孔截面相同。
6.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的阴极侧表面设置有绝缘涂层。
7.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的阳极为电解锌片，上方设置有阳极引电螺栓。
8.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的溶液通道平行接近于微盲孔与储液室连通处端口。
9.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的示踪粒子为聚苯乙烯微球。
10.根据权利要求1所述的磁场作用下的微流体观测分析装置，其特征在于所述的观测分析单元为工具测量显微镜或粒子测速仪。
专利摘要本实用新型公开了一种磁场作用下的微流体观测分析装置，包括从下至上依次设置的永磁铁、微流体单元和观测分析单元，所述微流体单元基体材料为透明石英玻璃或有机玻璃，微流体单元内置有用于存储微流体介质和示踪粒子的储液室，储液室内一侧设置有阳极，与阳极相反的储液室一侧设置有微盲孔，微盲孔一端与储液室连通，微盲孔另一端与阴极相连，与设置有微盲孔一侧相邻的储液室两侧对称设置有溶液通道，溶液通道与储液室连通，所述微流体单元下端底面涂覆有反光涂层。本实用新型采用了底部涂覆有反光涂层的微流体单元和与示踪粒子对比度较强的无色透明溶液，增强了微观流场状态观测的清晰度和准确度，并且装置结构简单、实现容易、造价低廉。
文档编号G01M10/00GK202329983SQ20112046031
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者吕印定, 张明, 明平美, 李新华, 李松昭, 王书卿 申请人:河南理工大学