完全矢量,高精度和高空间分辨率的流速测量在微流体芯片使用背焦平面光学 tweezer

科学领域:

• 微流体学 微流体学
• 光学物理学 光学物理学
• 流体动力学 流体动力学

背景情况:

• 在微流体芯片中精确的流速监测对于各种研究领域至关重要.
• 目前的方法,如粒子成像速度测量与3D测量作斗争,并受到布朗运动的影响.
• 光学 tweezer 速度测量仅限于 2D 测量,并且在更高的流速下存在挑战.

研究的目的:

• 为微流体芯片开发一种全新的,全向量流速测量技术.
• 在所有三个维度中实现高空间分辨率 (几十纳米).
• 与现有技术相比,提高测量精度.

主要方法:

• 使用一个后焦平面单光束光学笔.
• 开发了一种解决三维流速分布的技术.
• 研究了捕捉参数对测量灵敏度和动态范围的影响.

主要成果:

• 在所有维度中实现了几十纳米的空间分辨率,用于流速测量.
• 证明了流速测量准确度大约是当前方法的五倍.
• 通过测量形和Z形微流体芯片的流量来验证该技术,显示与模拟的良好一致.

结论:

• 开发的光学 tweezer 技术使微流体器件的精确,完全矢量流速测量成为可能.
• 这种方法克服了以前的速度测量技术的局限性,提供了更高的精度和分辨率.
• 该技术可用于描述微流体系统中的复杂流场.