一种液流芯片及液膜制备装置制造方法及图纸

本申请涉及X射线谱学的方法学领域，为一种液流芯片及液膜制备装置。本申请提供的液流芯片中，包括连通的进样口和芯片结构，所述芯片结构包括依次连通的孔、槽、微通道组件和喷嘴，所述进样口与所述孔相连；微通道组件包括第一微通道和第二微通道，第一微通道的末端和第二微通道的末端的夹角α为90

【技术实现步骤摘要】
一种液流芯片及液膜制备装置


[0001]本申请涉及X射线谱学的方法学领域，为一种液流芯片及液膜制备装置。

技术介绍

[0002]上海软X射线自由电子激光装置是国际上首台覆盖水窗波段的软X射线自由电子激光装置，其中超快化学实验站(UXS)拥有国内首台时间分辨能力达到飞秒级别的X射线发射谱仪系统，主要用于研究化学反应的超快动力学过程，在能源、环境，以及新型材料领域，有着重要的应用。
[0003]物质处于液相时的状态及反应是化学和生物领域非常关注的问题，也是超快化学实验站重要的研究部分。目前，关于液体的电子结构的研究包括光电子能谱(PES)、X射线吸收谱(XAS)、共振非弹性X射线散射(RIXS)、瞬态吸收谱(TAS)等技术。
[0004]然而，由于这些能量下的高吸收截面，在软X射线自由电子激光的应用受到一定限制。这是由于软X射线的穿透能力相对较弱，对工作环境的真空度有一定的要求，且对液体物质的厚度有较高的要求(微米到亚微米级)。因此需要在能真空中形成稳定的微米级或亚微米级液体薄膜的装置，以适应超快化学实验站的液体研究。
[0005]目前现有的超薄液膜产生装置主要是通过微流控芯片的方式实现，一方面是工业定制微流控芯片和支架，通过光刻技术在芯片上划出微通道，然后完成组装，过程较为繁琐；另一方面是购买微流控厂商的现有产品，此方案成本高且不一定适合所有实验。因此需要开发出一种简易且实用的液流芯片，以适应超快化学实验站的液体进样工作。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，为解决现有技术中的液膜制备装置复杂这一技术问题，本申请的目的在于提供一种液流芯片及液膜制备装置，用于解决现有技术中的问题。本申请提出一种3D打印的液流芯片，同时具有结构简单、易于制造、能在真空环境下工作等优点。本申请在原理上使用两股射流对撞的方式产生扁平的超薄液膜，并能够保持长时间的稳定；在设计上将液体导入的结构和液体喷射结构设计于一体。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种液流芯片，包括连通的进样口和芯片结构，所述芯片结构包括依次连通的孔、槽、微通道组件和喷嘴，所述进样口与所述孔相连；微通道组件包括第一微通道和第二微通道，第一微通道的末端和第二微通道的末端的夹角α为90
°
～140
°
，第一微通道和第二微通道分别与喷嘴连通。
[0008]在本申请的任意实施例中，所述进样口用于容纳进样管，进样管与所述孔连通使用
[0009]在本申请的任意实施例中，所述进样口的内径与所述进样管的外径相等。
[0010]在本申请的任意实施例中，所述孔的直径大于所述进样管的内径。
[0011]在本申请的任意实施例中，所述孔的直径小于所述槽的直径。
[0012]在本申请的任意实施例中，所述芯片结构包括芯片本体，所述槽、微通道组件和喷
嘴均内嵌于所述芯片本体中。
[0013]在本申请的任意实施例中，所述第一微通道、第二微通道沿着液体流动方向均包括依次连通的第一子通道、第二子通道和第三子通道，各所述第一子通道分别与槽连通，所述第一子通道之间呈角度设置，各所述第二子通道均与芯片本体的侧壁平行，各所述第三子通道以90
°
～140
°
夹角α在喷嘴处交汇。
[0014]在本申请的任意实施例中，两个第三子通道在喷嘴中交汇处之间的距离L为50μm。
[0015]在本申请的任意实施例中，所述喷嘴远离所述微通道组件所在平面向外延伸出两个扩张面，各所述扩张面与所述微通道组件所在平面的夹角β为40
°
～90
°
。
[0016]本申请第二方面提供一种液膜制备装置，包括第一方面所述的液流芯片。
[0017]与现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0018]1、本申请的微通道宽度为50μm，第一微通道的末端和第二微通道的末端的夹角α为90
°
～140
°
，这是为了得到微米级别的超薄液膜。这是由于射流直径越小、碰撞角度越大，所形成的液膜越薄，然而当射流直径过小或碰撞角度过大时，形成的液膜就会十分脆弱，甚至无法形成稳定的超薄液膜。所以合适的微通道宽度和夹角α对于微米级别的超薄液膜非常重要。
[0019]2、本申请设置两条第三子通道在喷嘴中交汇处之间的距离L为50μm，该距离确保液体有一小段的自由流动，从而保证了液体对撞形成超薄液膜的过程不受外力影响。
[0020]3、本申请在喷嘴处为超薄液膜形成进行了专门设计考量。考虑到液膜形成面和微通道所在面为垂直关系，通过在喷嘴处的液膜形成面以β角向外延伸槽的操作，尽可能确保形成的超薄液膜符合理论计算的形状。
[0021]4、本申请制作简单，成本较低。使用微纳3D打印技术一体成型，不涉及零件组装，并简化与液体传输的液体管线之间的连接，只需使用环氧胶与PEEK管线连接即可。同时相比于市面上现有的微流控芯片制作和购买，本申请所花费的成本较低，也能达到预期的效果。
附图说明
[0022]图1为本申请的整体结构示意图。
[0023]图2为本申请的主视图
[0024]图3为图2中沿A
‑
A的剖面图。
[0025]图4为图2中沿着B
‑
B的剖面图。
[0026]图5为本申请的喷嘴局部放大示意图。
[0027]图6为本申请的液膜制备整体装置图。
[0028]元件标号说明：
[0029]1进样口
[0030]2芯片结构
[0031]21孔
[0032]22槽
[0033]23微通道组件
[0034]231第一微通道
[0035]232第二微通道
[0036]233第一子通道
[0037]234第二子通道
[0038]235第三子通道
[0039]24喷嘴
[0040]241扩张面
[0041]25芯片本体
具体实施方式
[0042]下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本申请，而并非对本申请的限制。
[0043]术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0044]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液流芯片，其特征在于，包括连通的进样口(1)和芯片结构(2)，所述芯片结构(2)包括依次连通的孔(21)、槽(22)、微通道组件(23)和喷嘴(24)，所述进样口(1)与所述孔(21)相连；微通道组件(23)包括第一微通道(231)和第二微通道(232)，第一微通道(231)的末端和第二微通道(232)的末端的夹角α为90
°
～140
°
，第一微通道(231)和第二微通道(232)分别与喷嘴(24)连通。2.如权利要求1所述的液流芯片，其特征在于，所述进样口(1)用于容纳进样管，进样管与所述孔(21)连通。3.如权利要求2所述的液流芯片，其特征在于，所述进样口(1)的内径与所述进样管的外径相等。4.如权利要求2所述的液流芯片，其特征在于，所述孔(21)的直径大于所述进样管的内径。5.如权利要求1所述的液流芯片，其特征在于，所述孔(21)的直径小于所述槽(22)的直径。6.如权利要求1所述的液流芯片，其特征在于，所述芯片结构(2)包括芯片本体(25)，所述槽(22)、微通道组件(23)和喷嘴(24)均内嵌于所述芯片本体(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌昊，李冰，孟建伟，翁祖谦，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：新型
国别省市：