CN204346889U - 基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，属于微系统设备中的微位移检测领域，其包括一用于发射倾斜光束的激光器、一显微摄像头、一透光装置、一光电位置敏感探测器、一数据采集卡和一计算机。本实用新型利用反应池外透光装置内倾角可调的平面镜将经微悬臂梁反射后的激光束再次进行反射，实现对微悬臂梁偏转微位移的放大，提升微悬臂梁传感器系统性能。
Description
技术领域
本实用新型属于微系统设备中的微位移检测领域，特别涉及一种基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置。
背景技术
微悬臂梁传感检测技术是在原子力显微镜和微机电系统基础上发展起来的一种基于力学效应的新兴传感检测技术，由于具备检测方法简单、灵敏度高、非标记、能实时原位再现检测等优点，已逐渐成为微纳传感技术研究的热点，目前已在化学、生物等学科获得广泛研究，如气体分子、蛋白质、病毒和基因检测。
其主要工作原理是：把探针分子固定到微悬臂梁的一侧表面，将此微悬臂梁放入密闭性很好的反应池中，当反应池中被检测样品的靶标分子与微悬臂梁表面的探针分子发生反应时，微悬臂梁表面应力会因此发生改变，从而导致微悬臂梁尖端发生弯曲变形，通过光学或电学方法实时的检测这种变形，即可得到该反应过程的实时反应信息。
目前对于微悬臂梁的弯曲程度检测一般采用光电位置敏感探测器进行接收，而微悬臂梁的弯曲位移一般在微米级，随着检测范围的扩大和检测环境的复杂，对装置体积和光电位置敏感探测器的测量精度提出了更高的要求，由于制造工艺水平的原因，部分光电位置敏感探测器测量精度难以符合实验要求，这就迫切需要实现缩小装置体积和更大程度的放大微悬臂梁弯曲程度位移。
实用新型内容
本实用新型为了避免现有技术存在的不足之处，提供基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，通过反应池外平面镜多次反射实现对微悬臂梁偏转位移的放大，提升了微悬臂梁传感器的系统性能。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：
基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，其特征是所述装置包括：显微摄像头、显微摄像头支架、激光器、激光器支架、反应池、反应池进口、反应池出口、蠕动泵、液缸、微悬臂梁、夹持台、透光装置、光电位置敏感探测器、光电位置敏感探测器支架、光电位置敏感探测器位移平台、数据采集卡和计算机，激光器通过激光器支架安装在反应池左侧正上方，显微摄像头通过显微摄像头支架安装在激光器支架左侧、微悬臂梁安装在夹持台上，透光装置安装在反应池右侧上方，由激光器发射出的激光束透过反应池上方照射到微悬臂梁尖端上，激光束经微悬臂梁反射后从反应池上方射出，并经透光装置反射后被光电位置敏感探测器所接收，数据采集卡采集光电位置敏感探测器的输出信号，计算机记录和处理数据采集卡上的输出信号。
所述透光装置上侧内壁上设置第一平面镜，透光装置下侧内壁上设置第二平面镜，所述第一平面镜通过调节旋钮固定在透光装置上侧内壁上，并与透光装置上侧内壁成一倾角，所述第二平面镜固定于透光装置下侧内壁上的位移平台上，并与透光装置内壁平行。
所述激光器是波长为632nm-780nm的半导体激光器。
微悬臂梁偏转检测系统的灵敏度与微悬臂梁偏转位移有较大关系，本实用新型利用平面镜多次反射激光束原理实现对微悬臂梁偏转位移的放大，与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1)调节旋钮使平面镜角度可调，接收经微悬臂梁反射后的激光束范围变大，同时也缩小了装置的整体空间；
2)显微摄像头垂直采集悬臂梁表面并进行拍摄记录，便于准确获取微悬臂梁表面形貌；
3)装置操作简单，系统稳定。
附图说明
图1本实用新型的系统原理图
图2平面镜多次反射激光束原理图
1显微摄像头、2显微摄像头支架、3激光器、4激光器支架、5反应池、6反应池进口、7反应池出口、8蠕动泵、9液缸、10微悬臂梁、11夹持台、12透光装置、13第一平面镜、14调节旋钮、15第二平面镜、16位移平台、17光电位置敏感探测器、18光电位置敏感探测器支架、19光电位置敏感探测器位移平台、20数据采集卡和21计算机。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本实用新型专利进行详细描述，以便技术人员理解。
实施例1
如图1所示，检测系统包括：
基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，其特征是所述系统包括：显微摄像头(1)、显微摄像头支架(2)、激光器(3)、激光器支架(4)、反应池(5)、反应池进口(6)、反应池出口(7)、蠕动泵(8)、液缸(9)、微悬臂梁(10)、夹持台(11)、透光装置(12)、光电位置敏感探测器(17)、光电位置敏感探测器支架(18)、光电位置敏感探测器位移平台(19)、数据采集卡(20)和计算机(21)，激光器(3)通过激光器支架(4)安装在反应池(5)左侧正上方，显微摄像头(1)通过显微摄像头支架(2)安装在激光器支架(4)左侧、微悬臂梁(10)安装在夹持台(11)上，透光装置(12)安装在反应池右侧上方，由激光器(3)发射出的激光束透过反应池(5)上方照射到微悬臂梁(10)尖端上，激光束经微悬臂梁(10)反射后从反应池(5)上方射出，并经透光装置(12)反射后被光电位置敏感探测器(17)所接收，数据采集卡(20)采集光电位置敏感探测器(17)的输出信号，计算机(21)记录和处理数据采集卡(20)上的输出信号。
所述透光装置(12)上侧内壁上设置第一平面镜(13)，透光装置(12)下侧内壁上设置第二平面镜(15)，所述第一平面镜(13)通过调节旋钮(14)固定在透光装置(12)上侧内壁上，并与透光装置(12)上侧内壁成一倾角，所述第二平面镜(15)固定于透光装置(12)下侧内壁上的位移平台(16)上，并与透光装置(12)内壁平行。
检测系统按如下步骤进行：
1)将修饰过的微悬臂梁(10)固定于夹持台(11)上；
2)调整激光器支架(4)使得激光器(3)发出的激光束照射到微悬臂梁(10)尖端上；
3)调整透光装置(12)上的调节旋钮(14)使得经微悬臂梁(10)尖端反射后的激光束照射到第一平面镜(13)上，调整第二平面镜(15)下的位移平台(16)使得经第一平面镜(13)反射后的激光束照射到第二平面镜(15)上；
4)固定透光装置(12)，调整光电位置敏感探测器位移平台(19)，使得激光束照射到光电位置敏感探测器(17)的感光靶面内；
5)控制蠕动泵(8)经反应池进口(6)向反应池(5)内添加检测样品，通过计算机(21)记录和处理激光束信息，检测微悬臂梁(10)的偏转情况。
本实用新型是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对实用新型进行各种变换及等同代替。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施过程，而应当落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方案。
Claims (3)
1.基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，其特征是所述装置包括：显微摄像头、显微摄像头支架、激光器、激光器支架、反应池、反应池进口、反应池出口、蠕动泵、液缸、微悬臂梁、夹持台、透光装置、光电位置敏感探测器、光电位置敏感探测器支架、光电位置敏感探测器位移平台、数据采集卡和计算机，激光器通过激光器支架安装在反应池左侧正上方，显微摄像头通过显微摄像头支架安装在激光器支架左侧、微悬臂梁安装在夹持台上，透光装置安装在反应池右侧上方，由激光器发射出的激光束透过反应池上方照射到微悬臂梁尖端上，激光束经微悬臂梁反射后从反应池上方射出，并经透光装置反射后被光电位置敏感探测器所接收，数据采集卡采集光电位置敏感探测器的输出信号，计算机记录和处理数据采集卡上的输出信号。
2.根据权利要求1所述的基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，其特征是：所述透光装置上侧内壁上设置第一平面镜，透光装置下侧内壁上设置第二平面镜，所述第一平面镜通过调节旋钮固定在透光装置上侧内壁上，并与透光装置上侧内壁成一倾角，所述第二平面镜固定于透光装置下侧内壁上的位移平台上，并与透光装置内壁平行。
3.根据权利要求1所述的基于反应池外倾角可调的平面镜反射的微悬臂梁传感装置，其特征是：所述激光器是波长为632nm-780nm的半导体激光器。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105091771A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-11-25 | 合肥工业大学 | 一种基于位移放大原理测量连杆微变形的装置 |
| WO2022247434A1 (zh) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 常州丰智测试科技有限公司 | 利用悬臂梁或外伸梁测量材料杨氏弹性模量的方法和装置 |
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2015
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