亚微米/纳米尺度液体流动测量装置与实验技术

本申请提出在自主研制的Micro-PIV系统上引入近场隐失波和共聚焦技术，构成可以进行亚微米／纳米流动速度测量的实验平台。该平台利用全反射隐失波技术，在距流道壁面<200nm厚度内实现流场观测，垂直空间分辨率约20nm；在隐失波穿透距离外（>200nm），采用共聚焦方法，克服现有Micro-PIV观测焦平面过厚的限制，在一定的条件下水平观测切面厚度可达到<1um；通过垂直位移控制器对流场进行连续薄层扫描，可获得准3D流场图像。实验系统研制除需要解决光路调节、3D图像采集集成外，采用纳米示踪粒子（直径<50nm）是微纳米流动测试的关键条件之一，需要考虑纳米粒子动力学特性对流体速度测量的影响。因此，本实验仪器的研制不仅使流体力学实验中的流场观测向亚微米/纳米尺度扩展，为生物芯片等微纳米器件提供流动观测手段，而且提供了探索基于粒子法观测亚微米/纳米流动实验规律的机会。