CN107695042B - 一种纳尺度物质清除装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳尺度物质清除装置及其工作方法，包括兰杰文振子、连接针、微探针及基板，其中，连接针粘接于兰杰文振子的辐射面上，微探针一端粘接于连接针端部，整体插入流体中，流体位于基板之上。该装置通过兰杰文振子对微探针进行励振，利用做横向振动的微探针与纳尺度物质之间的冲击和微探针在流体中产生的声学涡流场，对分散在基板上的纳尺度物质进行清除。本发明的纳尺度物质清除装置具有易小型化、结构紧凑、可靠性好、便于操作等优点。
Description
技术领域
本发明属于纳米制造、生物医学技术领域，尤其涉及一种利用超声振动和声学涡流场清除基板上纳尺度物质的装置及其工作方法。
背景技术
随着生物医学、纳米制造等领域的快速发展，如何清除任意基板上任意位置的纳尺度物质已经成为一个重要课题。高效率、低成本和可控的纳尺度物质清除技术具有巨大的应用前景，但目前缺乏这方面的技术。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳尺度物质清除装置及其工作方法，以解决现有技术中无法有效地清除基板上任意位置周围小范围内的纳尺度物质。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种纳尺度物质清除装置，包括：兰杰文振子、连接针、微探及基板，其中连接针粘接于兰杰文振子的辐射面上，微探针一端粘接于连接针的端部，且整体插入流体中，流体位于基板之上；通过兰杰文振子对微探针进行励振，利用做横向振动的微探针与流体中的纳尺度物质之间的冲击和微探针在流体中产生的声学涡流场，对分散在基板上小范围内的纳尺度物质进行清除。
优选地，所述的微探针与基板之间为相互接触或非相互接触式。
优选地，所述的连接针的材料为不锈钢或其它金属。
优选地，所述的微探针的材料为玻璃纤维或其它柔性材料。
优选地，所述的兰杰文振子固定在三维移动平台上，实现基板上任意位置附近微小范围内纳尺度物质的清除。
本发明的一种纳尺度物质清除装置的工作方法，包括步骤如下：
对兰杰文振子施加交流电压，兰杰文振子对微探针进行励振，微探针平行于基板做横向振动，其与基板上流体中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；微探针的振动在流体中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体中基板上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
本发明的有益效果：
本发明的纳尺度物质清除装置具有易小型化、结构紧凑、可靠性好、便于操作等优点，并且可对基板上任意位置周围小范围内的纳尺度物质进行定点清除。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1所示，本发明的一种纳尺度物质清除装置，包括兰杰文振子1、连接针2、微探针3及基板5，其中连接针2粘接于兰杰文振子1的辐射面上，连接针2包括两部分，一部分平行于基板5表面，另一部分垂直于基板5表面，微探针3一端粘接于连接针2的端部并平行于基板5，微探针3整体插入基板5上承载的流体4中，通过兰杰文振子1对微探针3进行励振，一方面，微探针3平行于基板5做横向振动，与基板5上流体4中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；另一方面，微探针3的振动会在流体4中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针3针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体4中基板5上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针3两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
由于兰杰文振子1固定在三维移动平台上，可以通过调节三维移动平台实现基板5上任意位置附近微小范围内纳尺度物质的清除，并获得不同的清除图案。流体4作为声学和流动媒介。
下面借助于一个实施例说明本发明提供的纳尺度物质清除装置，兰杰文振子1由苏州海纳科技有限公司提供，型号为HNC-2565-59，外形尺寸为24mm*30mm（直径*高度）,谐振频率为65.3kHz。连接针2的材料为不锈钢，直径为1mm，水平部分长度为4cm（不包含与兰杰文振子1粘接的部分），垂直部分长度为5mm，连接针2由兰杰文振子1励振，微探针3的材料为玻璃纤维，半径为10μm，长度为3mm（不包含与连接针2粘接的部分），整体浸入流体4中。圆形薄片硅基板5水平放置，半径为3cm，厚度为0.1mm，表面光滑。流体4为去离子水，高度为1mm，半径为5mm。纳尺度物质分散在基板5上的流体4中，沉降在基板5表面。
当幅值为80Vp-p频率为65.3kHz的交流电压加到兰杰文振子1上时，对于浓度为0.056mg/ml的硅纳米颗粒（直径300-500nm）水溶液，经过1min时间的超声处理，可以在基板5表面形成300μm*100μm的矩形清除区域。
本发明的一种纳尺度物质清除装置的工作方法，包括步骤如下：
对兰杰文振子施加交流电压，兰杰文振子对微探针进行励振，微探针平行于基板做横向振动，其与基板上流体中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；微探针的振动在流体中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体中基板上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种纳尺度物质清除装置，其特征在于，包括：兰杰文振子、连接针、微探针及基板，其中，连接针粘接于兰杰文振子的辐射面上，连接针包括两部分，一部分平行于基板表面，另一部分垂直于基板表面，微探针一端粘接于连接针的端部，且整体插入流体中，流体位于基板之上；通过兰杰文振子对微探针进行励振，利用做横向振动的微探针与流体中的纳尺度物质之间的冲击和微探针在流体中产生的声学涡流场，对分散在基板上小范围内的纳尺度物质进行清除；
所述微探针与基板相互平行；
所述的微探针的材料为玻璃纤维或其它柔性材料。
2.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的微探针与基板之间为相互接触或非相互接触式。
3.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的连接针的材料为不锈钢或其它金属。
4.根据权利要求1所述的纳尺度物质清除装置，其特征在于，所述的兰杰文振子固定在三维移动平台上，实现基板上任意位置附近微小范围内纳尺度物质的清除。
5.一种纳尺度物质清除装置的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：
对兰杰文振子施加交流电压，兰杰文振子对微探针进行励振，微探针平行于基板做横向振动，其与基板上流体中的纳尺度物质之间产生冲击，把纳尺度物质弹开原来位置；微探针的振动在流体中产生声场，进而由声场的非线性效应产生从微探针针身向周围流动的声学涡流场，驱动流体中基板上的纳尺度物质运动而离开其原来位置并向微探针两边扩散，从而实现纳尺度物质的清除；
微探针一端粘接于连接针的端部，且整体插入流体中，流体位于基板之上；连接针包括两部分，一部分平行于基板表面，另一部分垂直于基板表面，所述微探针与基板相互平行。
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