電壓放大器在液滴微流控中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)名稱：液滴微流控實(shí)驗(yàn)

　　研究方向：液滴微流控

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)使用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦信號(hào)，通過ATA-2161高壓放大器進(jìn)行放大，將放大后的高壓信號(hào)施加到微流控芯片的電極上，利用產(chǎn)生的非均勻電場(chǎng)對(duì)流經(jīng)該區(qū)域的液滴進(jìn)行充電，并通過調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率和幅值來控制液滴的帶電量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)帶電液滴的精確操控。

　　測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、示波器、ATA-2161高壓放大器、微流控芯片等。

　　實(shí)驗(yàn)過程：

圖：實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

　　實(shí)驗(yàn)過程首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，包括檢查并連接信號(hào)發(fā)生器、ATA-2161高壓放大器和微流控芯片，準(zhǔn)備連續(xù)相和分散相流體，調(diào)試注射泵并連接微流控管路，同時(shí)仔細(xì)檢查所有電氣連接的絕緣性和安全性。進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試階段，啟動(dòng)信號(hào)發(fā)生器并設(shè)置初始正弦信號(hào)參數(shù)，開啟ATA-2161放大器并設(shè)置適當(dāng)?shù)脑鲆嬷担檬静ㄆ鞅O(jiān)測(cè)放大器輸出端的信號(hào)波形，檢查放大后信號(hào)的穩(wěn)定性和失真情況。隨后開始液滴生成與充電實(shí)驗(yàn)，啟動(dòng)注射泵并調(diào)節(jié)連續(xù)相和分散相的流速比，觀察并調(diào)整液滴生成的頻率和大小，開啟高壓信號(hào)對(duì)流經(jīng)電極區(qū)域的液滴進(jìn)行充電，通過顯微鏡觀察液滴在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)行為。在系統(tǒng)穩(wěn)定后進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，逐步改變信號(hào)頻率并在每個(gè)頻率下調(diào)節(jié)電壓幅值，記錄不同參數(shù)組合下液滴的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)拍攝液滴運(yùn)動(dòng)的高速攝像記錄。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：液滴微流控實(shí)驗(yàn)結(jié)果 

　　為驗(yàn)證電壓放大器在液滴分選中的應(yīng)用潛力，在對(duì)稱電場(chǎng)環(huán)境（±300V）下，通過調(diào)控充電電壓（原始信號(hào)為±0.5V，經(jīng)過電壓放大器后電壓為±50V）和充電時(shí)間（T+c和T-c）實(shí)現(xiàn)液滴帶電控制，將液滴微觀電荷屬性轉(zhuǎn)化為宏觀可觀測(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶電狀態(tài)間接表征，如圖4.41所示。實(shí)驗(yàn)中，未使用電壓放大器時(shí)，液滴沒有出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)；在使用電壓放大器的情況下，液滴被充電的液滴可進(jìn)行穩(wěn)定偏轉(zhuǎn)。T-c保持為一個(gè)液滴生成周期（TD），而T+c從TD逐步增加至7×TD。結(jié)果顯示:未充電時(shí)（Vc=0V）液滴沿直線運(yùn)動(dòng)；隨T+c增加，正電荷液滴（紅色）數(shù)量相應(yīng)增加，負(fù)電荷液滴（綠色）數(shù)量保持不變。每個(gè)周期中正電荷液滴數(shù)量與T+c/n×TD比值精確對(duì)應(yīng)（如T+c=3×TD時(shí)，每周期產(chǎn)生3個(gè)正電荷液滴，1個(gè)負(fù)電荷液滴），且模式高度重復(fù)。這種精確的液滴計(jì)數(shù)與充電時(shí)間匹配證明了使用ATA-2161高壓放大器的系統(tǒng)具有可控、可重復(fù)的充電能力，為基于電荷的液滴分選技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

　　功率放大器推薦：ATA-2161高壓放大器

圖：ATA-2161高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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