一种利用光电导天线对微流控芯片探测的集成装置的制作方法

1.本实用新型属于太赫兹时域光谱测量技术领域，具体涉及一种利用光电导天线对微流控芯片探测的集成装置。


背景技术：

2.电磁波谱技术可以作为人类认识世界的工具，扩大人们观察、研究世界的范围，太赫兹光谱技术作为新兴的光谱技术能与红外光谱技术、拉曼光谱技术互补，正发挥着不可替代的作用，太赫兹时域光谱技术作为太赫兹光谱技术的典型代表有探测信噪比高、探测带宽宽、探测灵敏度高等优点，可以应用于多层面的探测。近年来，随着半导体、电子学和超快光学等技术的发展，太赫兹的产生和探测技术日渐成熟，使太赫兹光谱技术广泛的应用于生物、物理、化学、安检和成像等诸多领域。thz
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tds技术是一种极有效的相干探测技术，也是太赫兹光谱技术的典型代表。其中太赫兹波的产生和探测是很关键的问题，然而开发太赫兹波的研究相对较少。随着半导体技术的发展，光电导天线得到了广泛的关注，多种半导体材料的光电导天线开始应用于产生和探测连续太赫兹波。2004年，j.zhang等人利用生长在半绝缘砷化镓(si
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gaas)晶片上的lt
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gaas作为材料，制作了不同形状的h型光混合器天线作为太赫兹的发射器和检测器，在830nm的钛宝石激光器激发下，发现太赫兹的波形由lt
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gaas 特性决定的。2006年，salem,b等人用由质子轰击gaas光电导材料制成的发射器和探测器并集成于一个装置，使用760nm的钛宝石激光器进行激发，将太赫兹的信噪比提高到大约四个数量级，并将带宽从0.1thz扩展到2thz。2018年，yi pan等人使用lt
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gaas薄膜天线作为探测天线，发射器选用基于alas/ingaas多层异质结构(mlhs)的条状天线结构，在1550nm 的锁模光纤激光器激发下，实现了70db的动态范围和4thz的带宽。但是水对太赫兹的强烈吸收使得用太赫兹光谱技术研究液态生物样品迎来重大难题。研究溶液状态下的生物样品又迫在眉睫，有人提出可以结合目前的微流控技术通过减少液体样品与太赫兹的作用距离来减少水对太赫兹的吸收，从而获得具有高信噪比的太赫兹透射光谱。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种利用光电导天线对微流控芯片探测的集成装置，制作工艺简单，易于操作，得到的太赫兹信号相对较强。
4.一种利用光电导天线对微流控芯片探测的集成装置，包括通过亚克力双面胶粘合在一起的盖片(3)和基片(4)；盖片(3)的上表面中加工有平凸透镜(10)，基片(4)下表面中加工有平凹透镜(11)；盖片(3)和基片(4)采用coc材料加工；
5.亚克力双面胶通过镂空方式加工有微流控通道，微流控通道包括一侧的进液通道(6)和另一侧的出液通道(7)以及中部的探测区(8)；
6.盖片(3)上表面和基片(4)下表面上各固定有一个太赫兹光电导天线；平凸透镜(10)、平凹透镜(11)、探测区(8)以及两个太赫兹光电导天线中心对准。
7.进一步的，盖片(3)上的太赫兹光电导天线的两极各利用一个铜片(9)压紧在盖片
(3) 上。
8.进一步的，基片(4)上的太赫兹光电导天线的两极各利用一个铜片(9)压紧在基片(4) 上。
9.较佳的，所述铜片(9)上涂有导电银胶。
10.较佳的，所述太赫兹光电导天线采用低温砷化镓薄膜制作。
11.较佳的，盖片(3)和基片(4)的厚度为2mm。
12.较佳的，平凸透镜(10)的半径为3mm，中心厚度为2mm，边缘厚度0.5mm；平凹透镜(11) 的半径为3mm，中心厚度为0.5mm，边缘厚度为2mm。
13.较佳的，亚克力双面胶的厚度为0.2mm。
14.本实用新型具有如下有益效果：
15.本实用新型制作简单、可重复使用、清洗方便、且根据流体力学、各种生物分子线度及太赫兹探测区域半径等因素来设计微流控芯片沟道形状及厚度尺寸的，适用于大部分生物溶液样品的太赫兹光谱检测；另外，微流控芯片的通道尺寸非常小，节省了样品量的使用。
16.本实用新型将透镜和微流控结合，利用透镜对太赫兹波的会聚和发散作用，提高了光电导天线产生和探测太赫兹波的效率。
17.本实用新型的微流控芯片采用coc
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5013材料，该材料属于环烯烃类共聚物，与树脂相比其在thz范围内有较高的透过率，在0.1
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2.7thz范围内透过率高于85％；疏水性强且无特征振动峰出现，增加了透射式太赫兹时域光谱系统中微流控芯片测量液体样品的灵敏度，并且该材料损耗低、耐腐蚀、重复利用率高，降低了成本。
18.本实用新型将光电导天线和微流控结合，实现了利用微系统来测量液体的相关参数，实现了最大集成化，并且减少了样品的损耗。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例中的外延片天线。
20.图2为适用于透射式太赫兹时域光谱系统的微流控芯片以及各部分。
21.图3为本实用新型实施例中适用于透射式太赫兹时域光谱系统的光电导天线和微流控芯片放置位置示意图。
22.图4为本实用新型实施例中适用于透射式太赫兹时域光谱系统的光电导天线和微流控芯片的连接示意图。
23.其中，2
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太赫兹光电导天线，3
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盖片，4
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基片，5
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狭缝，6
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进液通道，7
‑
出液通道，8
‑ꢀ
探测区，9
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铜片，10
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平凸透镜，11
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平凹透镜。
具体实施方式
24.下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
25.本实用新型的一种利用光电导天线对微流控芯片探测的集成装置，如图1、2、3和4所示，包括通过亚克力双面胶粘合在一起的盖片3和基片4；盖片4的上表面中加工有平凸透镜10，基片4下表面中加工有平凹透镜11。盖片3和基片4采用coc材料加工。
26.所述亚克力双面胶通过镂空方式加工有微流控通道，微流控通道包括两侧的进液
通道6 和出液通道7以及中部的长方体探测区8，用来盛放液体样品。液体进液通道6、出液通道7 和探测区域8相联通，液体样品从进液通道6进入探测区8，再从出液通道7流出。
27.盖片3上表面上设置有一个太赫兹光电导天线2，太赫兹光电导天线2的两极各利用一个长为10mm宽为5mm的铜片9压紧在盖片3上，铜片9和盖片3通过胶水固定。为了确保铜片9和太赫兹光电导天线2的电极的导电性能，可以在铜片9和太赫兹太赫兹光电导天线2 的电极之间涂导电银胶。然后将导线用过电烙铁焊接在铜片9上，这样就制作出太赫兹光电导天线2的正负两个电极。同理，利用两个铜片9将另一个太赫兹光电导天线2固定在基片 4下表面上。
28.盖片3上的太赫兹光电导天线2、平凸透镜10、探测区8、平凹透镜11以及基片2上的太赫兹光电导天线2是中心对准的。
29.盖片3中的平凸透镜10将上表面的太赫兹光电导天线2发射的太赫兹波会聚于探测区8，基片2中的平凹透镜11将透过探测区8的太赫兹波发散至下表面的太赫兹光电导天线2，实现液体样品的探测。可以很好的将微流控芯片与太赫兹光电导天线结合起来，实现对液态生物样品的探测。本发明的太赫兹光电导天线2采用低温砷化镓薄膜制作。
30.其中，盖片3和基片4的制作过程如下：
31.将一个厚度为2mm的coc材料用激光雕刻机切割出两个长18mm宽为12mm的长方体coc 材料片。利用ai软件设计半径3mm中心厚度2mm边缘厚度0.5mm的平凸透镜10和半径3mm 中心厚度0.5mm边缘厚度2mm的平凹透镜11，将一长18mm宽12mm厚0.2mm亚克力双面胶用激光雕刻机点射出两个长6mm宽350μm厚0.2mm的对称通道分别作为实验中的进液通道6和出液通道7，中间由长6mm宽3.5mm厚0.2mm的方形区域连通并作为实验中的待测样品的探测区8，探测区8、盖片3中的平凸透镜10、基片4中的平凹透镜11三者中心对齐。用该双面胶将两片coc材料从上至下粘合在一起。
32.综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。