技术领域本发明属于水质检测方法的技术领域，具体涉及一种基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法。
背景技术：
随着中国经济的迅速崛起和人民生活水平的不断提高，为我国原本就极其脆弱的环境保护工程更是雪上加霜。首当其冲的是国内水质污染的严峻局面。在上述背景下，国际上从上世纪70年代起开始研究生产在线水质检测仪表，对污染水体进行全天候的监测。国内的水质检测企业从2005年起也开始研究开发在线水质检测仪表。目前主要的检测手段是通过化学的方式对水体中的特定成分做反应，对反应中产生的光谱做频谱分析，根据频谱的变化确定该成分的比例。而目前需要寻找的是一种无二次污染，测量精细，且能够稳定运行的测量方法和系统。目前国际上最流行也是最成熟的水质检测方法是分光光度法。分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸光度或发光强度，对该物质进行定性和定量分析的方法。在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定浓度的样品溶液时，便可得到与不同波长相对应的吸收强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收光谱法。用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光光度法。它们与比色法一样，都以Beer-Lambert定律为基础:A=abc式中A为吸光度，b为溶液层厚度（cm），c为溶液的浓度（g/dm^3)，a为吸光系数。其中吸光系数与溶液的本性、温度以及波长等因素有关。溶液中其他组分（如溶剂等）对光的吸收可用空白液扣除。由上式可知，当溶液层厚度b和吸光系数a固定时，吸光度A与溶液的浓度成线性关系。在定量分析时，首先需要测定溶液对不同波长光的吸收情况，从中确定最大吸收波长，然后以此波长的光为光源，测定一系列已知浓度c溶液的吸光度A，作出A~c工作曲线，在分析未知溶液时，根据测量的吸光度A，查工作曲线即可确定出相应的浓度。这便是分光光度法测量浓度的基本原理。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法，水体通过微流体腔，在微流体腔中装置半导体材料的硬微针，硬微针为微流体腔中的水体通电，同时测量一定距离的水体电阻，通过电阻与杂质浓度的线性关系，计算水体杂质浓度。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供了一种基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法，包括以下具体特征：a、制作硬微针，利用半导体微加工技术，将半导体材料加工成长度及直径极其微小的硬微针，在其表面镀金并用金属导体导出；b、制作微流体腔，利用微加工技术，将半导体材料加工成内径极其微小的微流体腔，微流体腔的内径小于200um；c、放入待测水体，将半导体的硬微针装入微流体腔内，将待测水体流入微流体腔，使待测水体与硬微针充分接触；d、通电，通过外部电源经由测量导出集成电路向微流体腔内的硬微针供电后，相邻的硬微针会吸引离子流动，从而在微流体腔内形成微电流；e、测量电流，在外部的测量导出集成电路上制作电流计，测量得到微流体腔内为电流的大小；f、测量离子浓度，根据电流的物理定义，得出通过单位面积的电量的大小，电流的大小与离子浓度成正比，从而达到待测水体内离子浓度的目的。在本发明一个较佳实施例中，所述的半导体材料采用单晶硅或硅化物。在本发明一个较佳实施例中，所述的硬微针呈阵列状排列的结构。在本发明一个较佳实施例中，所述的单个硬微针长度在50至200um之间，单个硬微针的针尖直径小于10um，单个硬微针的针柱直径小于20um。在本发明一个较佳实施例中，所述的微流体腔的数量为单个或多个。在本发明一个较佳实施例中，当微流体腔的数量为多个时，多个微流体腔制作成阵列状，即蜂窝状微流体腔阵列。本发明的有益效果是：本发明的基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法，通过半导体的硬微针可以精确测量水体内的离子浓度，这种方法没有二次污染，且因为是微测量，所以测量精度高，需要的待测样本少，可以做少量精确测量，由于这种测量方法不需化学反应，测量时间短，可以做到及时测量。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1是本发明基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法的一较佳实施例的流程图；图2是单个微流体腔的结构示意图；附图中的标记为：1、硬微针，2、微流体腔，3、测量导出集成电路，4、电流计。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，本发明实施例包括：一种基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法，包括以下具体特征：a、制作硬微针1，利用半导体微加工技术，将半导体材料加工成长度及直径极其微小的硬微针1，在其表面镀金并用金属导体导出；b、制作微流体腔2，利用微加工技术，将半导体材料加工成内径极其微小的微流体腔2，微流体腔2的内径小于200um；c、放入待测水体，将半导体的硬微针装入微流体腔内，将待测水体流入微流体腔，使待测水体与硬微针充分接触；d、通电，通过外部电源经由测量导出集成电路向微流体腔内的硬微针供电后，相邻的硬微针会吸引离子流动，从而在微流体腔内形成微电流；e、测量电流，在外部的测量导出集成电路上制作电流计，测量得到微流体腔内为电流的大小；f、测量离子浓度，根据电流的物理定义，得出通过单位面积的电量的大小，电流的大小与离子浓度成正比，从而达到待测水体内离子浓度的目的。通过由硬微针1导出的金属导体向微流体腔2内的硬微针1通电，并同时测量流过硬微针1的电流。根据电流的物理定义，得出通过单位面积的电量的大小。由于水体中自由电子为杂质电离子，故单位面积电量的大小与水体中杂质自由电子浓度成正比关系。硬微针1，是基于半导体材料，通常为单晶硅或硅化物，利用半导体微加工技术制作的微型探针。单个硬微针1长度在50至200um之间，单个硬微针1的针尖直径小于10um，单个硬微针1的针柱直径小于20um，为了便于制作和使用，通常将微针1做成阵列状。在半导体材料表面镀金，并用金属导线到处，此硬微针1即可制成微导体，可在极其微小的区域放电或捕获微弱电信号，这是本发明中的核心部件。微流体腔2是待测样品与硬微针1充分接触并进行测量的主要区域，本发明中使用半导体材料加工制作，在其内部加入硬微针2，形成测量待测样品中的离子浓度的主要测量器具。进一步的，所述的微流体腔3的数量为单个或多个。当微流体腔3的数量为多个时，多个微流体腔3制作成阵列状，即蜂窝状微流体腔阵列。单个微流体腔2中待测液中离子分布情况。当通过外部电源经由测量导出集成电路向微流体腔2内的硬微针1供电后，相邻的硬微针1会吸引离子流动，从而在微流体腔2内形成微电流。在外部的测量导出集成电路上制作电流计，测量得到微流体腔2内为电流的大小。根据电流的物理公式：I=Q/t，其中，Q是电量，t是时间。电流大小反应了单位时间通过单位横截面的电量的大小。也就是说电流与电量成正比，电流的大小与离子浓度成正比。从而可以达到测量离子浓度的目的。为了防止微流体腔2测量的偶然性，将多个微流体腔2制作成阵列状，即蜂窝状微流体腔阵列。测量时，对流体腔阵列中测量的单腔电流数做统计分析，得出待测水体的离子浓度。综上所述，本发明的基于半导体硬微针的微流体腔水质检测方法，通过半导体的硬微针1可以精确测量水体内的离子浓度，这种方法没有二次污染，且因为是微测量，所以测量精度高，需要的待测样本少，可以做少量精确测量，由于这种测量方法不需化学反应，测量时间短，可以做到及时测量。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。