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                    微流控芯片制備加工方法

                    較為常見的微流控芯片制備加工方法有:

                    ① 絲網印刷  ② 噴墨打印  ③ 紫外光刻(Ultra-Violet,UV)技術  ④ 電子束直寫(Electron Beam Lithograph,EBL) ⑤ 質子束直寫(Proton Beam Writing,PBW)⑥ 飛秒激光雙光子直寫技術

                    ①絲網印刷:作為傳統的印刷技術成本低廉、工藝簡單, 主要應用于電路板、醫療器械、服裝等領域.隨著微流控技術的發展,為控制其成本以適應工業化生產, 絲網印刷逐漸被應用于制備微流控芯片,絲網印刷技術的設備要求不高,因此大大降低了微流控芯片的制作成本,而且加工步驟少,可重復性高,有利于微流控芯片走向工業批量化生產。

                    ②噴墨打?。阂话銘糜诓煌牧系木芙M件噴印成型, 其優勢在于高速度、自動化、低成本、環境友好度高等, 利用噴墨技術可直接將墨滴噴射到電路板上,從而精確繪制電路圖。

                    ③紫外光刻技術:紫外光源因為其具有較短的波長、高的光子能量、加工分辨率高等優勢,在高精度加工領域得到了廣泛的應用。在紫外光刻過程中,材料吸收一個紫外光子后,從基態躍遷到激發態從而引發后續的光聚合或光解反應。紫外光刻主要有以下特點:

                    熱影響區域?。鹤贤夤饪碳夹g的加工原理是一種光化學反應的原理,通過高能量的紫外光子直接照射破壞加工材料中的化學鍵,因而其熱影響區域非常小甚至是無熱影響區域;

                    加工材料廣泛:紫外光源光子能量高,因此可以加工一些可見光與紅外激光無法加工的材料;

                    分辨率高:紫外光源的波長一般可以達到 395 nm,因此衍射極限尺寸比可見光波段小,因此分辨率高。它的加工精度可以達到 200 nm 以下,能夠獲得精密的微納結構。

                    紫外光刻技術方式可以分為紫外掩模加工和紫外直寫加工。紫外掩模加工需要光刻膠掩模板,紫外激光光源為面光源,而紫外直寫加工則不需要光刻膠掩模板。

                     ④電子束與質子束直寫技術: 電子束直寫是通過高能電子束在涂覆有感光材料(光刻膠)的基板上直接曝光獲得結構的加工技術,早在 1965 年就有使用電子束直寫制作了 100 nm 的納米結構的報道。電子束的波長非常短,在 100 KV 的加速電壓系統下,電子波長為 0.12 nm。根據阿貝衍射極限理論,電子束直寫的精度可以達到納米數量級。

                    電子束直寫納米結構與其他傳統納米結構加工技術相比具有許多優勢,例如:高分辨率、無掩膜、長焦深,并且還可以通過計算機控制直接寫入任意納米結構。電子束直寫的主要缺點是由于襯底和光刻膠膠層中的散射會引起曝光區域的吸收劑量不均衡,從而引起的相互鄰近效應。 質子束直寫主要是通過將高能量的質子束聚焦照射到光刻膠內直接加工納米結構的納米加工技術。質子束的穿透能力強于電子束,并且質子束的空間發散角也極小,所以質子束直寫可以制備得到高的真寬比的納米結構。

                    ⑥飛秒激光雙光子直寫技術:是一種基于激光光源的加工方式,與其他傳統的連續激光加工技術相比,它的脈沖寬度更窄,峰值功率也更高,往往通過非線性效應與材料相作用,加工精度可以達到小于百納米,且具備良好的 3D 加工能力,因此在微納制造領域擁有巨大優勢。飛秒激光通過物鏡會聚的方式到達樣品材料內部,由于材料與飛秒激光的作用方式為雙光子或多光子吸收,因此只有激光焦點的中心區域會發生光與物質的相互作用,從而突破光學衍射極限,實現高精度(分辨率<100 nm)的加工。

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