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黎雪慧1,2, 孙起航1,2, 张鹏超1,2, 周天烨1,2, 孙建海1,*
LI Xuehui1,2, SUN Qihang1,2, ZHANG Pengchao1,2, ZHOU Tianye1,2, SUN Jianhai1,*
摘要: 为满足便携式气相色谱系统的微型化与高精度检测需求,设计并制备了一种基于微机电系统(micro-electro-mechanical system, MEMS)技术的集成式微进样器。该进样器采用“玻璃-聚酰亚胺-硅-玻璃”的4层复合结构,集成4个气压驱动式微阀、中央蛇形定量环路及4个进出气口,其中微阀集成于微进样芯片内部,通过50 μm聚酰亚胺(PI)弹性薄膜形变实现独立气道的通断控制。器件制备采用深反应离子刻蚀(DRIE)双面刻蚀硅基底加工核心结构,采用激光加工技术制备玻璃层气孔与腔室,通过阳极键合技术及密封粘连实现层间集成。器件尺寸仅12.4 mm×12.4 mm×1.4 mm,可实现2.6 μL的气体进样。该进样器可依次完成取样、进样、清洗全流程工作,与便携式气相色谱系统集成后,成功完成二氧化碳、乙炔、乙烷、乙烯4种气体的色谱分析。测试结果表明,器件密封性能优良,高压外部压力下无泄漏,响应速度达8 ms;重复进样测试中,各组分保留时间相对标准偏差(RSD)<0.15%,峰面积RSD<3.9%,进样重复性优异。该进样器兼具小体积、低功耗优势,且全MEMS集成工艺可降低组分吸附与交叉污染,提升检测精度,为微型化高精度的便携式气相色谱系统提供关键器件支撑。
中图分类号: