[发明专利]一种干式微小颗粒分离方法有效
申请号: | 201610521215.7 | 申请日: | 2016-07-05 |
公开(公告)号: | CN106179760B | 公开(公告)日: | 2017-08-01 |
发明(设计)人: | 贺亚峰;冯帆;闫佳;刘富成;范伟丽;董丽芳 | 申请(专利权)人: | 河北大学 |
主分类号: | B03C7/04 | 分类号: | B03C7/04 |
代理公司: | 石家庄国域专利商标事务所有限公司13112 | 代理人: | 胡素梅,苏艳肃 |
地址: | 071002 河北*** | 国省代码: | 河北;13 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 式微 颗粒 分离 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种颗粒分离方法,具体地说是一种干式微小颗粒分离方法。
背景技术
对于一种或者几种微颗粒物的分离是一项非常有意义的工作,在样品储备、颗粒的物性分析、生物化学分析以及进一步形成功能化集成芯片等方面具有巨大的应用前景。目前的分离方法分为干法和湿法。湿法分离包括微流中分离颗粒法,较为有效的物理方法通常是采用均匀电场的电泳技术、基于不均匀电场的介电泳技术、基于不均匀磁场的磁泳技术,以及基于声波的声泳技术。在这些方法中,不同尺寸的颗粒在力的作用下流向不同的通道,从而可以实现空间上的分离。
另外基于物质溶解性、吸附性等特性的一种分离方法叫做色谱法,其分离原理是根据混合物的各组分与互不相容的两相(固定相和流动相)作用的差异。其中湿法类高效液相色谱法(HPLC)以分离效能高、速度快、检测灵敏度高等特点使其应用广泛、发展迅速,但HPLC的仪器设备价格昂贵,操作严格。干法类气相色谱法用于测定能气化或能转化为气体的物质或化合物,又分为气固色谱(GSC)和气液色谱(GLC)。值得一提的是干法分离中有一种方法叫做光色谱法,它是一种光学分离技术,利用来自弱聚焦光束的光辐射压力和流体给予的拖力之间的平衡,从而实现不同尺寸颗粒在不同平衡位置上的分离。同样,同为色谱法不能避免操作复杂严格的主要缺点,针对色谱柱的清理也较为复杂和耗时,并且当目标物质含量过低时分离难度骤升。
发明内容
本发明的目的就是提供一种干式微小颗粒分离方法,以解决现有的干法和湿法分离技术操作繁琐、处理时间长、分离精度低等的问题。
本发明是这样实现的:一种干式微小颗粒分离方法,包括如下步骤:
a、设置一真空室,在所述真空室内水平设置上下两个极板;使所述上极板接地线,使所述下极板连接一射频电源的功率电极,射频电源的另一电极接地线;
b、在所述下极板上设置颗粒分离器,所述颗粒分离器包括中间部位由若干内凹的棘齿依次邻接而构成的棘齿曲面槽以及两端的收集盒;
c、在所述棘齿曲面槽的上方设置颗粒池,在所述颗粒池内盛放有两种不同尺寸的微米量级的待分离颗粒;所述颗粒池与穿出所述真空室的振动杆相接;
d、在所述真空室的外部设置两个相对的半导体激光器,且每一个半导体激光器分别对应所述颗粒分离器中的一个收集盒;在每一个半导体激光器的前方分别设置一个斩波器,在每一个斩波器的前方分别设置一个扩束镜;
e、接通射频电源,通过气体放电在上极板与下极板之间产生均匀的等离子体;
f、在真空室外使所述振动杆振动,进而带动真空室内的所述颗粒池振动,使所述颗粒池内的待分离颗粒从所述颗粒池中撒出;撒出的颗粒在等离子体区域中带负电,并在下极板上方附近的棘齿曲面槽内形成稳态、分散的悬浮体系;
g、打开半导体激光器及斩波器的开关,使半导体激光器所发的激光照射到真空室内的悬浮颗粒上;
h、调节斩波器的脉冲频率,使待分离颗粒中的两种不同尺寸的颗粒分别沿棘齿曲面槽的轴心线向两个相反方向定向移动;
i、待两种不同尺寸的颗粒分别到达两个收集盒上方时,断开射频电源,颗粒自由下落进入相应的收集盒内,从而实现了两种不同尺寸颗粒的分离。
在所述步骤e中调节所述射频电源的频率为13.56MHz,功率为1~60W。
所述半导体激光器、所述斩波器以及所述扩束镜均设置在升降台上,所述升降台与步进电机相连接。
所述步进电机、所述半导体激光器和所述斩波器均与控制器相接,所述控制器一方面用来控制所述步进电机工作,以驱动升降台上下运动,进而实现调整所述半导体激光器、所述斩波器及所述扩束镜的高度;另一方面用来控制所述半导体激光器的照射时间以及所述斩波器的脉冲频率。
步骤g中,半导体激光器所发激光的中心波长为532nm或650nm,半导体激光器的功率范围为0.01~2W。
所述棘齿曲面槽的曲面弯曲度为180°。
所述收集盒是通过在内凹的半圆形凹槽两侧分别设置半圆环形的矮沿而形成。
所述棘齿的齿深与齿长比例为1:2。
所述真空室由不锈钢腔体围成,且不锈钢腔体接地线;在所述不锈钢腔体的侧壁上设有两个相对的侧窗口,每一个侧窗口对应一个半导体激光器;步骤g中,所述半导体激光器所发的激光经对应的侧窗口后照射到真空室内的悬浮颗粒上。
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