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光纤分导微梁阵列生化传感装置研制及检测应用

更新时间:2019-12-25 16:25:32 大小:2M 上传用户:zhiyao6查看TA发布的资源 标签:生化传感装置 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

研制了一套基于光杠杆原理的微悬臂梁阵列传感器平台,并通过使用设计制作的微悬臂梁阵列芯片展示其在生物化学方面的检测应用。传感器平台使用光导纤维束分别与激光器耦合作为悬臂梁阵列的扫描光源,具有良好的检测稳定性,检测信号噪声水平约为2 nm;设计制作的微悬臂梁阵列芯片具有良好的平直度,温度响应均匀一致,各梁温度改变响应灵敏度偏差不超过5.0%。将整套传感系统被用于检测水溶液中的Hg2+,检测浓度范围为1~200 ng/m L;同一浓度下微悬臂梁阵列检测结果曲线一致性良好,平均偏差小于15%。在研制仪器平台上,分别实现了自制和国外商品化芯片对1.0和0.2 ng/m L样品的检测,结果表明,制作的微悬臂梁阵列芯片的检测灵敏度相对较低,需进一步改进悬臂梁阵列制作工艺。


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45  
( FENXI HUAXUE)  
1
期  
化学  
报告  
2017  
1
Chinese Journal of Analytical Chemistry  
4247  
DOI: 10.11895/j.issn.0253-3820.160629  
微梁阵传感装置研制及检测应用  
1
1
2
* 1  
* 1  
张广平 李 潮 马 薇 吴尚  
青川  
1
(
, ,  
科学院材料学行为和点实科学技大学近代力系 合肥  
230027)  
2
(
限公司 香港  
999077)  
制了基于杠杆的微传感并通过使计制作的微芯  
生物化学面的检测应传感使用光与激光列的扫  
, ,  
具有良检测定性 检测信号为  
2 nm;  
计制作的微具有良平  
5.0%。  
传感系于检测水溶液中  
, ,  
应均灵敏过  
+
2
Hg  
1~200 ng/mL; ,  
浓度下微检测结曲线于  
检测浓度范围为  
15%。  
制仪上 分实现对  
1.0  
0.2 ng/mL  
, ,  
样品检测 结果表制  
作的微检测灵敏度相对列制作工艺  
; ; ; ;  
关键词 生物化学传感子 定量检测  
1
引 言  
传感术是生物化学检测领域具有广泛传感传感  
1]  
使显微镜探针技术  
传感分子别结合的  
。 、 ,  
信号 项传感术具有高灵敏度 可时原位检测于检测化学分子  
24]  
5]  
6]  
78]  
9]  
及微生物 程  
子  
别生物分子质  
以及胞  
, , ,  
随着微制的制越来越可以制作包含个  
。  
实现高通量检测以及行对制作性能的微  
。  
以及定可传感检测传感检测应用的工作已  
,  
实现检测报道 射激光扫描检测列  
10]  
11]  
, , Martinez  
方便进行制 激光等  
使扫描的激光实现检测  
12]  
。  
排布的微但这种方法避免使陶瓷动  
2 ,  
透镜使激光化的方法 实现了对包含 检测 这种方法一方面  
, ,  
一方面透镜的动也影响聚的激光光状 造不同检测信号声  
不同 影响检测度  
8 ,  
本研究利用激光建基于杠杆阵  
8 。  
传感计制作包含 的微片 初步制作的列的平  
度以及在利用传感检测系制作的微量检测  
+
+
2
2
Hg ,  
不同微浓度的  
Hg  
检测异  
水溶液中  
2
实验部分  
2.1  
微悬臂梁阵制作  
, ,  
是检测容易制作的目的制作经  
13]  
、 。  
具有高灵敏性能制作下  
: ( 1)  
清洗片  
( Nanoshift LLC. USA)  
1
m
μ
; ( 2)  
利用光膜  
化学积  
膜  
2016-08-24  
; 2016-11-22  
收稿  
接受  
( Nos. 116278031150226511472266)  
( B ) ( No.XDB22040502)  
资  
本文系自然科学目  
科学院战略科技项  
*
E-mail: wushq@ ustc.edu.cn; zhangqc@ ustc.edu.cn  
1
:
广等 光传感制及检测应用  
43  
; ( 3)  
面形列的形  
强化学积  
3
m
μ
; ( 4)  
厚氧保护该过以及框  
积  
: ,  
接部先通过及对面形轮廓 经  
300 m; ( 5)  
湿去除表面剩余热  
为  
; ( 6)  
通过及对面形腐  
μ
1
m
μ
长  
厚氧层  
; ( 7)  
使层  
;
形  
( 8)  
Ti  
发过表面和  
Au  
为  
3
20 nm。  
×
m
μ
1( B)  
8 ,  
制作的微包含 梁梁尺寸为  
: 500  
×
100  
m
μ
1
m250 m。  
μ μ  
(A)  
ꢁB)  
生长氮化硅膜  
(1)  
刻蚀正面ꢀ化硅图形  
(2)%  
SiNx growth  
Front-side%SiNx%pattern%ecthing  
沉积氧化层  
(3ꢀ  
刻蚀侧壁及框架  
ꢁ4)  
Oxide layer deposition  
Sidewall and frame etching  
2
刻蚀背面ꢀ化硅图形  
ꢁ6ꢀ  
生长氧化膜  
ꢁ5ꢀ  
Back-side SiNx pattern etching  
Oxide filem growth  
沉积  
Ti Au  
腐蚀释放芯片  
ꢁ8ꢀ  
(7ꢀ  
Ti Au layer deposition  
Chip etching  
1
( A)  
,( B)  
( 1)  
制作的微一  
列制作工片  
( 2)  
显微片  
Fig.1 ( A) Fabrication process flow diagram of cantilever arrayand( B) photograph of fabricated cantilever  
arrayspartial enlarged drawing ( 1) and micrograph of one chip ( 2)  
2.2  
微梁阵传感系统设计  
2 。  
传感系统设列的信号利用光杠杆方法光电器  
( Position Sensitive DetectorPSD)  
8  
接收 列的探激光器  
( 650 nm,  
北京激  
) 8 ,  
光技术有限公司 束末为  
250  
m
μ
8
制  
V
。  
结构使一一通过激光进行实现对  
,  
为  
25.0℃  
。  
激光工作激光器稳出提供固定在积为  
200  
L 1 L/s2 mm  
μ 池内 流动μ 片  
位  
( MAP6ASHIMAX) ,  
±0.05;  
在光学震台度  
控器  
控精达  
定的内  
3
结果与讨论  
3.1  
微悬臂梁阵列性能分析  
, , ,  
检测一方具有大的径 可以  
14]  
PSD  
。  
避免降低检测灵敏购买化微列  
至  
面的光散  
( MicromotiveGermany) ,  
通常径在  
20 mm  
左右完全该要使三  
数  
( Wyko NT9100)  
15 mm,  
的制作的初  
轮廓仪  
径的求  
一方面 微列的使不同信号果  
, ,  
进行使用的性能在相同的激响  
,  
利用列对化的进行充  
为  
28.0,  
15 min  
2.003A,  
检测结果见由于材  
每  
高  

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