本文作者：Sensofar

由于應用領域眾多，微流體在過去幾年中取得了巨大的發(fā)展。芯片實驗室、芯片器官、點護理設備、細胞捕獲、生化分析是微流體直接應用的一些例子。微流體設備具有不同的幾何形狀，可以根據(jù)需要任意調(diào)整，但組成這些微流體設備的基本結構之一是微通道。

有幾種材料已經(jīng)被公開可用于制造微通道，材料的適用性取決于制造技術。其中一些材料是聚合物、硅或玻璃。制造技術的例子包括軟光刻技術、光刻技術或熱熔技術。但在使用鈉鈣玻璃作為材料時，由于其堅固性、耐腐蝕性、透明度和低成本的直接激光寫入技術成為最合適的技術之一。它既精確又通用，能快速生成非常復雜的幾何形狀。此外，由于其非接觸性質(zhì)，不會產(chǎn)生污染物，也不需要無塵室設施。

在該應用中，當尺寸達到微米級時，則需要有關通道尺寸的形貌圖像支撐，以確保其質(zhì)量，通過共聚焦顯微鏡對激光直接寫入技術制造的結構可進行全面的測量鑒定。

測量

圖1. 從一次（左）到十次（右）不同激光寫入的多個微通道的共聚焦圖像及形貌圖。

微通道是通過直接激光寫入在鈉鈣玻璃上制作的。該裝置由一個振鏡系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)能夠處理光束并制造復雜的結構，且無需移動樣品。通過使用焦距為100mm的透鏡將激光束聚焦在基材表面上，確保工作面積為80x80mm2。

為了獲得結構適當?shù)目v橫比，對樣品進行了多次激光寫入。因此，我們對表面的演變進行了研究。制造了掃描次數(shù)從一到十次的微通道。運用我們S neox 3D光學輪廓儀，使用20倍放大倍率的物鏡捕獲結構化區(qū)域的共聚焦圖像。生成表面輪廓，并描繪了微通道深度隨激光掃描次數(shù)的變化情況（圖1）。

圖2. 根據(jù) ISO 25178 標準，激光加工微通道的三維圖和通道底部的粗糙度參數(shù)。

微通道壁的粗糙度值是關鍵值，因為對于微流體應用來說，該值必須足夠低。通過我們S neox 3D光學輪廓儀和SensoMAP 分析軟件的幫助下，能夠從小區(qū)域獲得粗糙度值。研究選擇了用50倍放大物鏡來測量進行8次激光寫入的微通道底部圖像（圖2）。

由于激光直寫技術的多功能性和精確性，我們可以制造出多種微流體設備。在此，我們展示了其中一些用共聚焦 20X 物鏡獲得的3D圖（圖 3）。

圖3. 3D圖詳細說明了使用激光在鈉鈣玻璃上制作的微流體設備的一些示例。

結論

通過使用我們的S neox 3D光學輪廓儀，能夠輕松測量使用激光技術制造的微通道的形貌。使用20倍放大物鏡的共聚焦技術，分析激光寫入過程中結構輪廓的變化。

此外，結合SensoMAP分析軟件，計算了制造的微通道的粗糙度參數(shù)。在獲取表面形貌時，采用了50倍的放大物鏡。

總之，通過使用S neox 3D光學輪廓儀，可以完美且精準地對每個結構的尺寸和粗糙度進行表征測量。