留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

CO2激光多程平移法制备高质量梯形PMMA微通道

吴天昊,  柯常军,  姜永恒,  孔心怡,  钟艳红

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2019 >  48(3): 306003-0306003(5)
吴天昊, 柯常军, 姜永恒, 孔心怡, 钟艳红. CO2激光多程平移法制备高质量梯形PMMA微通道[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306003-0306003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
引用本文: 吴天昊, 柯常军, 姜永恒, 孔心怡, 钟艳红. CO2激光多程平移法制备高质量梯形PMMA微通道[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(3): 306003-0306003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
shu
Wu Tianhao, Ke Changjun, Jiang Yongheng, Kong Xinyi, Zhong Yanhong. Preparation of high quality trapezoid PMMA micro-channels by CO2 laser multi-path translational method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 306003-0306003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
Citation: Wu Tianhao, Ke Changjun, Jiang Yongheng, Kong Xinyi, Zhong Yanhong. Preparation of high quality trapezoid PMMA micro-channels by CO2 laser multi-path translational method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(3): 306003-0306003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
shu

CO2激光多程平移法制备高质量梯形PMMA微通道

doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
  • 1.

    中国科学院电子学研究所,北京 100190;

  • 2.

    中国科学院大学,北京 100490;

  • 3.

    吉林大学 物理学院,吉林 长春 435100

基金项目: 

国家自然科学基金（61475157）

详细信息
    作者简介:

    吴天昊(1994-),男,硕士生,主要从事激光微纳加工方面的研究。Email:ellis.wuth@gmail.com

    通讯作者: 柯常军(1973-),男,研究员,博士,主要从事红外激光技术及其应用方面的研究。Email:cjke@mail.ie.ac.cn

  • 中图分类号: TN249

Preparation of high quality trapezoid PMMA micro-channels by CO2 laser multi-path translational method

  • 1.

    Institute of Electronics,Chinsese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100490,China;

  • 3.

    Department of Physics,Jilin University,Changchun 435100,China

  • 摘要: 由于非金属材料对长波红外激光有较强的吸收，CO2激光常被用于制备PMMA微通道。激光光强呈高斯分布，导致常规激光静态多程刻蚀法制备的微通道截面为三角形，无法满足微流体芯片中的实际应用需求。提出了一种激光多程平移刻蚀法，以首次刻蚀形成的热影响区（HAZ）为界限多程横向重叠平移刻蚀，可以快速制备出理想梯形截面的高质量微通道。通过与CO2激光静态多程刻蚀法在横截面、热影响区、表面粗糙度等方面的对比，结果表明，CO2激光多程平移刻蚀法制备的PMMA微通道热影响区更小、表面更光滑、横截面更实用。
    Abstract: As non-metallic materials have strong absorption of long-wave infrared laser, the CO2 laser is often used to prepare PMMA micro-channels. Due to the Gaussian distribution of the laser light intensity, the cross-section of the micro-channels prepared by the conventional method is triangular. This can't meet the practical application requirements in the microfluidic chip. In this paper, a CO2 laser multi-path translational method was proposed, which used the HAZ formed by the first etching as a boundary multi-pass lateral overlap translation etching, so that high quality micro-channels with ideal trapezoid cross section can be quickly prepared. In addition, the micro-channel fabricated in this way is smoother and more practical compared with the static multi-pass method in cross-section, HAZ, surface roughness.
  • [1] Li S F, Fozdar D Y, Ali M F, et al. A continuous-flow polymerase chain reaction microchip with regional velocity control[J]. Microelectromesh Syst, 2006, 15(1):223-236.
    [2] Levy L, Mannios J T, Chen J. Entropic unfolding of DNA nolecules in nano-fluidic channels[J]. Nano Letters, 2008, 8(11):3839-3844.
    [3] Fernndez-Pradas J M, Florian, Caballero-Lucas F, et al. Femtosecond laser ablation of polymethyl-methacrylate with high focusing control[J]. Applied Surface Science, 2013, 278:185-189.
    [4] Zhang Sijie, Shin Y C. Effective methods for fabricating trapezoidal shape micro-channel of arbitrary dimensions on polymethyl methacrylate (PMMA) substrate by a CO2 laser[J]. Int J Adv Manuf Technol, 2017, 6(3):442-447.
    [5] Mironov V, Trusk T, Kasyanov V, et al. Biofabrication:a 21st century manufacturing paradigm[J]. Biofabrication, 2009, 1(2):022001.
    [6] Shashi Prakash, Subrata Kumar. Experimental investigations and analytical modeling of multi-pass CO2 laser processing on PMMA[J]. Precision Engineering, 2017, 49:220-234.
    [7] Muhammad Imran, Rosly Rahman. Fabrication of microchannels on PMMA using a low power CO2 laser[J]. Laser Phys, 2016, 26:096101.
    [8] Shashi Prakash, Subrata Kumar. Fabrication of microchannels on transparent PMMA using CO2 laser (10.6m) for microfluidic applications:an experimental investigation[J]. International Journal of Precision Engine Manu, 2015, 16(2):361-366.
    [9] Jensen M F, Noerholm M, Christensen L. Micro-structure fabrication with a CO2 laser system:characterization and fabrication of cavities produced by raster scanning of the laser beam[J]. Lab Chip, 2003, 3:302-307.
    [10] Kurnia J, Sasmito A, Birgersson E. Evaluation of mass transport performance in heterogeneous gaseous in-plane spiral reactors with various cross-section geometries at fixed cross-section area[J]. Chem Eng Process:Process Intensif, 2014, 82:101-111.
    [11] Shashi Prakash, Nitish Kumar, Subrata Kumar. Monte-carlo based uncertainty analysis for CO2 laser microchanneling model[J]. Materials Science Engineering, 2016, 149:012125.
    [12] Samant A N, Dahotre N B. Physical effects of multipass two-dimensional laser machining of structural ceramics[J]. Adv Eng Mater, 2009, 11(7):579-85.
  • [1] 徐佳男, 孔明, 刘维, 王道档, 谢中思.  微流控芯片通道的全息显微检测方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210915-1-20210915-8. doi: 10.3788/IRLA20210915
    [2] 刘德兴, 母一宁, 曹喆, 樊海波, 郝国印.  微通道波导栅型复合探测信号提取方法与验证 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1016002-1016002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.1016002
    [3] 谢运涛, 张玉钧, 王玺, 孙晓泉.  饱和情况下微通道板短脉冲信号放大特性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1204005-1204005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1204005
    [4] 蒋一岚, 叶亚云, 周国瑞, 王海军, 廖威, 袁晓东, 贾宝申.  飞机蒙皮的激光除漆技术研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1206003-1206003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1206003
    [5] 孙建宁, 任玲, 丛晓庆, 黄国瑞, 金睦淳, 李冬, 刘虎林, 乔芳建, 钱森, 司曙光, 田进寿, 王兴超, 王贻芳, 韦永林, 辛丽伟, 张昊达, 赵天池.  一种大尺寸微通道板型光电倍增管 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 402001-0402001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0402001
    [6] 谢运涛, 张玉钧, 王玺, 孙晓泉.  基于微通道板的像增强器增益饱和效应研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1003005-1003005(6). doi: 10.3788/IRLA201750.1003005
    [7] 于德洋, 郭立红, 陈飞, 孟范江, 杨贵龙, 邵明振.  高功率TEA CO2激光器控制系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705002-0705002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0705002
    [8] 刘波, 耿林, 刘琳, 曹昌东, 眭晓林, 颜子恒.  双通道接收的无扫描激光成像技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206008-1206008(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206008
    [9] 丛晓庆, 邱祥彪, 孙建宁, 李婧雯, 张智勇, 王健.  原子层沉积法制备微通道板发射层的性能 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 916002-0916002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0916002
    [10] 母一宁, 杜月, 李野, 李平, 高旭.  微通道光电倍增管用复合波导阳极特性分析与验证 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 820004-0820004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0820004
    [11] 李以贵, 颜平, 黄远, 杉山进.  基于X光移动光刻技术的PMMA微透镜阵列制备 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 620001-0620001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0620001
    [12] 谭文胜, 周建忠, 黄舒, 盛杰, 徐家乐.  PMMA激光辐照融化形貌和组织特征分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206002-1206002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206002
    [13] 张阔, 陆君, 杨贵龙, 陈飞, 李殿军, 郑长彬, 郭劲.  大功率TEA CO2 激光远场发散角评估方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2286-2291.
    [14] 何洋, 陆君, 陈飞, 李殿军, 郑长彬, 谢冀江, 郭劲.  声光调Q CO2激光器的实验研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2280-2285.
    [15] 蔡厚智, 龙井华, 刘进元, 谢维信, 牛憨笨.  无增益微通道板皮秒分幅技术研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 109-112.
    [16] 宋德, 朴雪, 拜晓锋, 刘春阳.  近贴型像增强器中微通道板输入端电场模拟研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2981-2986.
    [17] 陈颖, 王文跃, 范卉青, 卢波.  异质结构光子晶体微腔实现多通道可调谐滤波 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3399-3403.
    [18] 郑义军, 谭荣清, 王东雷, 张阔海, 黄文武, 刘世明, 李能文, 孙科, 卢远添, 刁伟伦.  新型高重复频率脉冲CO2 激光器 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2697-2701.
    [19] 王玺, 卞进田, 李华, 聂劲松, 孙晓泉, 尹学忠, 雷鹏.  重频脉冲CO2激光损伤K9玻璃的实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1204-1207.
    [20] 姜可, 谢冀江, 张来明, 骆聪.  CO2激光差频GaSe晶体产生太赫兹波的数值计算 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1223-1227.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  360
  • HTML全文浏览量:  64
  • PDF下载量:  33
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-10
  • 修回日期:  2018-11-20
  • 刊出日期:  2019-03-25

CO2激光多程平移法制备高质量梯形PMMA微通道

doi: 10.3788/IRLA201948.0306003
  • 1. 中国科学院电子学研究所,北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学,北京 100490;
  • 3. 吉林大学 物理学院,吉林 长春 435100
    • 作者简介:

    吴天昊(1994-),男,硕士生,主要从事激光微纳加工方面的研究。Email:ellis.wuth@gmail.com

    通讯作者: 柯常军(1973-),男,研究员,博士,主要从事红外激光技术及其应用方面的研究。Email:cjke@mail.ie.ac.cn
  • 收稿日期: 2018-10-10
  • 修回日期: 2018-11-20
  • 刊出日期: 2019-03-25
基金项目:

国家自然科学基金（61475157）

  • 中图分类号: TN249

摘要: 由于非金属材料对长波红外激光有较强的吸收，CO2激光常被用于制备PMMA微通道。激光光强呈高斯分布，导致常规激光静态多程刻蚀法制备的微通道截面为三角形，无法满足微流体芯片中的实际应用需求。提出了一种激光多程平移刻蚀法，以首次刻蚀形成的热影响区（HAZ）为界限多程横向重叠平移刻蚀，可以快速制备出理想梯形截面的高质量微通道。通过与CO2激光静态多程刻蚀法在横截面、热影响区、表面粗糙度等方面的对比，结果表明，CO2激光多程平移刻蚀法制备的PMMA微通道热影响区更小、表面更光滑、横截面更实用。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (12)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计