微结构的制备方法、批量观察方法以及观察装置与流程

1.本发明涉及一种微结构的制备方法，本发明还涉及微结构的批量观察方法以及观察装置。


背景技术：

2.近年来，随着微机电系统、光学成像、显微医疗等领域技术水平的快速发展，微结构在各个领域的使用范围越来越广，微结构也逐渐引起了人们的重视。在利用飞秒激光双光子聚合技术制备样品的过程中，微结构一般是被制备在载玻片上的，在载玻片上制备微结构具有效率低、耗材多、难以被用于其他研究等缺点。若选择在盖玻片上制备微结构则有许多优势，例如，在生物检测方面，如果对制作的微结构进行进一步的分子修饰，需要将其浸入不同的液体，这样盖玻片由于其壁薄及尺寸远远小于载玻片，可以给实验操作带来很多便利。但如果在盖玻片上制备微结构，则不易分清样品所在盖玻片的正面还是反面。因此，如何在盖玻片上制备`合适的标记就显得比较重要了，制备的标记既要能较易区分盖玻片的正反面，又要不影响主体微结构的布局。
3.随着微结构这一种必须借助于光学显微镜或电子显微镜才能观察到的晶体结构越来越重要，其作为微结构领域科学实验研究的关键部分，具有尺寸小，样式多等特性，而这也是造成微结构难以被观察的原因，如何实现对微结构快速高效的观察是一个需要解决的重要课题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种利用现有实验仪器就能完成在盖玻片上的制备，并能判断所制备的微结构位于盖玻片的正面还是反面的微结构的制备方法。
5.本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够自动完成对盖玻片上微结构的批量观察，提高微结构观察效率的微结构的批量观察方法。
6.本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术提供一种结构简单、成本低且能完成微结构的自动化批量观察的微结构观察装置。
7.本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种微结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
8.s1、在载玻片上方间隔粘结两个垫片，并在两个垫片之间滴入光刻胶溶液；
9.s2、将盖玻片跨设于两个垫片上，使得盖玻片覆盖在光刻胶溶液上；
10.s3、按压盖玻片以排出光刻胶溶液内的空气，使得光刻胶溶液与盖玻片的下表面充分接触，如此形成待加工样品；
11.s4、将待加工样品放置在微结构加工平台上，在盖玻片的下表面上进行设计图案微结构的加工；
12.s5、在光刻胶溶液的边角处加工出能够分辨盖玻片正反面方向的特殊标记图案；
13.s6、将加工好的样品放置在无水乙醇中浸泡，除去未固化的光刻胶溶液，然后再移动并翻转盖玻片，将盖玻片放在无水乙醇中再浸泡后取出晾干，完成微结构在盖玻片上的制备。
14.优选地，两个垫片之间的距离为1～1.5cm。
15.简单地，所述垫片为两层胶纸。
16.优选地，所述垫片沿载玻片的宽度方向跨设粘结在载玻片上。
17.方便辨识地，所述盖玻片为矩形；
18.s5中，在光刻胶溶液位于盖玻片中心与一个角的连线一侧的位置处加工所述特殊标记图案。
19.优选地，s6中，使用镊子夹持盖玻片沿与垫片平行的方向缓慢移动，待盖玻片宽度的3/5移出载玻片时，使用镊子夹持盖玻片的边缘并翻转180
°
，然后将盖玻片再在无水乙醇中浸泡2分钟后取出晾干。
20.本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种微结构的批量观察方法，其特征在于：用于观察的微结构为利用前述制备方法制备在盖玻片上的微结构；
21.用于放置制备有微结构的盖玻片的样品台具有多个放置位，多个放置位设置于样品台的观察区域；
22.样品台固定在能实现三维方向上移动的移动平台上；
23.步骤一、将多个制备有微结构的盖玻片分别放置在样品台上的各放置位内，放置时，根据盖玻片上制备的特殊标记图案分辨盖玻片正反面，进而使得盖玻片放置在样品台上后，盖玻片上的微结构位于盖玻片的上方；
24.步骤二、配合移动平台的移动，利用电子显微目镜依次实现对样品台上各盖玻片上的微结构的观察。
25.可选择地，利用电子显微目镜拍摄微结构的图像，进而传送至显示屏上进行显示观察；和/或
26.利用电子显微目镜实时传送微结构的图像至显示屏上进行显示。
27.本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种微结构观察装置，其特征在于：包括
28.三维移动平台，能够实现前后、左右、上下三个维度上的移动；
29.样品台，能拆装地设置在三维移动平台上，样品台的上表面上排列设置有至少两个放置位；
30.电子显微目镜，设置在三维移动平台旁且位于样品台的上方；
31.显示屏；
32.控制电路板，分别与三维移动平台、电子显微目镜、显示屏电信号连接。
33.为了为微结构观察提供足够的亮度，提高观察的精度，所述样品台内部对应于放置位设置有环形的光源。
34.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的微结构的制备方法，实现了在盖玻片上的微结构制备，由于盖玻片面积小且薄，方便了其移动、放置，为同时放置多个盖玻片在同一个样品台上提供了可能性，进而为批量观察微结构提供了基础。
35.同时在盖玻片上制备能够分辨盖玻片正反面方向的特殊标记图案，以方便在在后
续观察微结构时能够快速区分微结构的制备位置，提高后续观察微结构时对盖玻片的放置效率。
36.本发明中的微结构观察方法，对基于该微结构制备方法制备出的微结构，能够进行批量进行观察，在观察过程中，无需取下一个微结构才能观察下一个微结构，提高了微结构的观察效率；实现微结构显微观察的自动化，优化微结构观察的繁琐步骤，在观察过程中也减少了寻找微结构所需时间。
37.而本发明中的微结构观察装置为实现前述微结构观察方法提供了设备基础，能够实现多个微结构的批量观察，实现了微结构的快速、高效观察。
附图说明
38.图1为本发明实施例中微结构的制备方法的流程图。
39.图2为本发明实施例中俯视角度特殊标记图案相对于盖玻片的位置示意图。
40.图3为本发明实施例中微结构观察装置的立体图。
41.图4为本发明实施例中样品台的示意图。
具体实施方式
42.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
43.如图1所示，本实施例中的微结构的制备方法，包括以下步骤：
44.s1、在载玻片上方间隔粘结两个垫片，本实施例中的所使用垫片为两层胶纸，操作时，分别在载玻片长度方向上1/3的位置处以及2/3的位置处沿载玻片的宽度方向跨设粘结在载玻片上，使得两个垫片之间的距离为1～1.5cm。由于垫片具有一定的厚度，则载玻片上在两个垫片之间形成一个槽体，进而在两个垫片之间滴入光刻胶溶液2。操作时使用一次性滴管吸取少量光刻胶溶液2，滴于载玻片中心处。
45.s2、将盖玻片1跨设于两个垫片上，使得盖玻片1覆盖在光刻胶溶液2上，本实施例中的盖玻片1为矩形，优选地，可以采集正方形的盖玻片1，盖玻片1两侧的边缘则搭在垫片上，使得盖玻片1架设在载玻片之上。
46.s3、用镊子轻轻按压盖玻片1，使得光刻胶溶液2慢慢晕开，一方面排出光刻胶溶液2内的空气，另一方面使得光刻胶溶液2与盖玻片1的下表面上充分接触，如此形成待加工样品。通常光刻胶溶液2呈圆形分布在盖玻片1的中心区域位置，如当盖玻片1为边长为2.4cm的正方形片体时，则光刻胶溶液2在盖玻片1中部晕开后的圆形直径可以为1cm～2cm。光刻胶分布在盖玻片1中部更利于在盖玻片1上成功制备微结构。
47.s4、将待加工样品放置在微结构加工平台上，该微结构加工平台可以采用现有的微结构加工平台，该微结构加工平台能够带动待加工的样品进行移动，进而实现微结构在盖玻片1上的制备。制备时，利用飞秒光刻技术在盖玻片1的下表面上进行设计图案微结构的加工，进而控制在盖玻片1的下表面上加工刻写出设计好的微结构。
48.s5、由于盖玻片1为透明玻璃片且形状优选采用正方形状，盖玻片1自载玻片上取下后会不好区分盖玻片1的正反。为了有效区分盖玻片1的正反，以便更快速地确定微结构在盖玻片1上的制备面，则在光刻胶溶液2的边角处加工出能够分辨盖玻片1正反面方向的特殊标记图案3，该特殊图案以能够有效分辨盖玻片1正反面方向为准，如可以制作为三棱
锥形。该特殊图像也通过飞秒光刻技术制备在盖玻片1上。可以在位于盖玻片1中心与一个角的连线一侧的光刻胶溶液2边缘位置处加工该特殊标记图案3。如图2所示，本实施例中，该特殊标记图案3的制备位置位于盖玻片1中心与盖玻片1左下角连线的下侧位置处。即在放置该盖玻片1时，如果该特殊标记图案3位于盖玻片1中心与盖玻片1左下角连线的下侧位置，则表示微结构位于盖玻片1的下表面上，当该特殊标记图案3位于盖玻片1中心与盖玻片1左下角连线的上侧位置，则表示微结构位于盖玻片1的上表面上。
49.s6、将加工好的样品放置无水乙醇中浸泡5分钟，除去未固化的光刻胶溶液2，然后移动并翻转盖玻片1，将盖玻片1在无水乙醇中浸泡后并取出晾干。具体地，使用镊子夹持盖玻片1沿与垫片平行的方向缓慢移动，待盖玻片1移出载玻片宽度的3/5时，使用镊子夹持盖玻片1的边缘并翻转180
°
，然后将盖玻片1再在无水乙醇中浸泡2分钟后取出晾干。如此完成微结构在盖玻片1上的制备。
50.该微结构的制备方法，实现了在盖玻片1上的微结构制备，由于盖玻片1面积小且薄，方便了其移动、放置，为同时放置多个盖玻片1在同一个样品台5上提供了可能性，进而为批量观察微结构提供了基础。为了方便判断微结构制备在盖玻片1的哪面上，本发明中在盖玻片1上制备能够分辨盖玻片1正反面方向的特殊标记图案3，以方便在在后续观察微结构时能够快速区分微结构的制备位置，提高后续观察微结构时对盖玻片1的放置效率。
51.微结构在盖玻片1上制备好后，则可以进行微结构的观察，本发明中的微结构观察方法通过微结构观察装置来实现，一次能够实现多个微结构的批量观察，观察效率高。
52.如图3和图4所示，本发明中的微结构观察装置，包括以下部件。
53.三维移动平台4，能够实现前后、左右、上下三个方向上的移动。该三维移动平台4在三个方向上的移动均采用电机进行驱动。
54.样品台5，能拆装的设置在三维移动平台4上，样品台5的上表面上排列设置有至少两个放置位51。本实施例中的样品台5为盒体结构，盒体的上表面上设置有9个放置位51，9个放置位51呈3*3的分布结构排列，各放置位51均为开设在盒体上表面上的圆形孔，该圆形孔的直径小于盖玻片1的边长，放置具有微结构的盖玻片1时，使得盖玻片1的中心区域对准圆形孔而架设在盒体上表面具有圆形孔的位置处。样品台5上对应于放置位51设置有环形的光源，具体地，环形光源采用环形的led灯，将led灯对应于放置位51的分布区域设置在盒体内。该光源能够消除飞秒激光微结构制备中产生的透明杂质对微结构观测带来的影响，方便计算机对微结构进行识别。
55.电子显微目镜6，设置在三维移动平台4旁且位于样品台5的上方，本实施例中电子显微目镜6位于样品台5上方2.5cm。电子显微目镜6的放大倍数根据需要进行选择，如可以选择500倍放大系数的电子显微目镜6。使用时，将电子显微目镜6固定并调整到一定角度后，便保持电子显微目镜6不动。三维移动平台4中进行移动而带动样品台5进行移动，如此查找微结构位置以及对微结构实现自动对焦。前述的光源位于在电子显微目镜6的相对位置，可以为微结构的观察提供足够的亮度，不存在电子显微目镜6调焦过程中因物镜倍数变化引起亮度变化所需要的手动调节亮度时间，同时，打开光源后，会改变电子目镜获得的照片像素值，使像素点方差更大，减少观察失误率。同时因为透明杂质在光源照射下会在电子显微目镜6获取图像中消失，以此消除透明杂质对微结构观测的影响。
56.显示屏7，可以采用现有的液晶显示屏7。
57.控制电路板8，分别与三维移动平台4中的各电机、电子显微目镜6、显示屏7电信号连接。
58.为了方便观察，本实施例中采用计算机，即该计算机会自带显示屏7和控制电路板8，在计算机中安装图像处理软件，方面进行微结构的观察。
59.微结构的批量观察方法包括以下步骤。
60.步骤一、将多个制备有微结构的盖玻片1分别放置在样品台5上的各放置位51内，放置时，根据盖玻片1上制备的特殊标记图案3分辨盖玻片1正反面，进而使得盖玻片1放置在样品台5上后，盖玻片1上的微结构位于盖玻片1的上方；
61.步骤二、配合移动平台的移动，利用电子显微目镜6依次实现对样品台5上各盖玻片1上的微结构的观察，观察时利用电子显微目镜6拍摄微结构的图像，进而传送至显示屏7上进行显示观察；和/或利用电子显微目镜6实时传送微结构的图像至显示屏7上进行显示。
62.针对一个盖玻片1上微结构观察完毕后，再利用三维移动平台4带动下一个放置位51上的盖玻片1移动至电子显微目镜6的下方，然后在针对该盖玻片1上的微结构进行观察，如此实现样品台5上所有盖玻片1上微结构的批量观察。
63.观察时，可以采用现有的利用电子显微目镜6观察微结构的方法进行观察，只是在需要进行盖玻片1移动时，控制电路板8能够根据对电子显微目镜6传送的图形的数据分析，自动完成对三维移动平台4的移动控制，使得电子显微目镜6能够找到微结构所在位置，并进行自动变焦观察。
64.该微结构观察方法，在观察过程中，无需取下一个微结构，并按照下一个微结构后才能进行下一个微结构的观察，大大提高了微结构的观察效率。