實(shí)驗(yàn)名稱：基于激光誘發(fā)熒光漂白測(cè)速技術(shù)的絕緣壁面非線性振蕩電滲流的研究

測(cè)試目的：LIFPA技術(shù)是一種基于激光誘導(dǎo)熒光的新型微納流體速度測(cè)量技術(shù)，LIFPA是基于LIF和光致漂白原理發(fā)展而來(lái)的。當(dāng)激光持續(xù)照射熒光物質(zhì)時(shí)，隨著時(shí)間的增加，熒光物質(zhì)發(fā)出的熒光強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，這就是所謂的光漂白。當(dāng)熒光物質(zhì)的濃度一定時(shí)，熒光物質(zhì)被激光照射的時(shí)間越長(zhǎng)，那么光漂白效應(yīng)就越強(qiáng)，熒光強(qiáng)度就越弱。

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、激光器、電流前置放大器等。?

圖1：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)光路圖。（a）系統(tǒng)示意圖，包括:(1)405nm連續(xù)激光器;(2)AOM;(3)空間濾波器;(4)透鏡;(5)反射鏡;(6)二相色鏡;(7)濾波片;(8)多模光纖;(9)光子計(jì)數(shù)器;(10)電流前置放大器和A/D轉(zhuǎn)換器;(11)電腦;(12)注射泵;(13)反射鏡;(14)物鏡;(15)微米平移臺(tái);(16)納米平移臺(tái)。（b）系統(tǒng)實(shí)物圖

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

實(shí)驗(yàn)中使用的LIFPA系統(tǒng)是在共聚焦顯微鏡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)而來(lái)，如圖1所示。該系統(tǒng)使用波長(zhǎng)為405nm的連續(xù)激光器作為激發(fā)光，激光器的最大功率為500mW。在激光的輸出端首先使用聲光調(diào)制器進(jìn)行光束調(diào)制，它的窗孔直徑為2mm。聲光調(diào)制是基于聲光效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的，調(diào)制信號(hào)是以電信號(hào)（調(diào)幅）形式作用于電聲換能器上，再轉(zhuǎn)化為以電信號(hào)形式變化的超聲場(chǎng)，當(dāng)光波通過(guò)聲光介質(zhì)時(shí)，由于聲光作用，光波會(huì)產(chǎn)生衍射，衍射光的頻率，強(qiáng)度和方向隨超聲場(chǎng)變化而變化。

配制溶液，然后制作矩形微通道，它的長(zhǎng)，寬和高分別為5mm，300μm和100μm。芯片共三層，通過(guò)逐層的方式加工和連接。

實(shí)驗(yàn)中振蕩電滲流由外加的交流電場(chǎng)產(chǎn)生。我們?cè)谕ǖ纼啥税惭b鉑金絲作為電極。交流電場(chǎng)由信號(hào)發(fā)生器生成并經(jīng)高壓放大器放大，這是因?yàn)樾盘?hào)發(fā)生器只能提供較低電壓和固定頻率的交流信號(hào)，而實(shí)驗(yàn)中需要的電壓較高，信號(hào)發(fā)生器無(wú)法滿足需求，因此使用高壓放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行增強(qiáng)。信號(hào)發(fā)生器可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇所需的波形，電壓和頻率等條件；高壓放大器可以保證波形和電場(chǎng)頻率不變的情況下以固定放大倍率放大電壓。它的放大倍率可調(diào)，這里使用了200倍放大。同時(shí)，高壓放大器需要接地處理，滿足實(shí)驗(yàn)室守則及安全要求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

LIFPA是根據(jù)熒光強(qiáng)度和速度之間的關(guān)系開發(fā)的一種具有高時(shí)間和空間分辨率的速度測(cè)量技術(shù)。通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)流體的熒光強(qiáng)度，可以反算出來(lái)流體的速度。對(duì)于整體系統(tǒng)而言，使用壓力泵可以給微通道提供一個(gè)穩(wěn)定的流體流動(dòng)，高壓放大器可以給微通道內(nèi)提供穩(wěn)定的交流電場(chǎng)，滿足了測(cè)量振蕩電滲流所需的條件。

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審核編輯 黃宇