CN110133836B - 一种微结构固定荧光粉末的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微结构固定荧光粉末的方法，利用微结构加工装置将负性光刻玻璃胶加工为具有放置腔的微结构体；清洗并干燥处理微结构体；将微结构体置于显微镜下，利用探针拾取荧光粉末，并放置在微结构体放置腔的敞口前，利用微距驱动平台驱动加热的放置针，利用放置针推动荧光粉末进入至微结构体的放置腔内以实现荧光粉末在微结构体内的固定。该微结构固定荧光粉末的方法操作简单，能够有效固定荧光粉末，进而使得荧光粉末得以方便应用。本发明还涉及一种微结构固定荧光粉末的装置，包括显微镜、微结构体、探针、放置针、放置针驱动机构、加热器，设置在放置针驱动机构上并与放置针加热连接。该微结构固定荧光粉末的装置操作简单，成本低。

Description

一种微结构固定荧光粉末的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种微结构固定荧光粉末的方法，本发明还涉及一种用微结构固定荧光粉末的装置。

背景技术

近年来随着荧光标记、微纳电子技术、光芯片的发展，如何精确的定位荧光粉末受到了人们的广泛关注。该技术对于未来的微纳米技术，小型化，功能化和集成设备的制作有着非常重要的意义。不同于宏观领域操作，微观尺度的物体质地较脆，黏着力大，尺度效应显著，而这也是造成在微环境中固定荧光粉末难以操作的重要原因。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种的操作简单，能够有效固定荧光粉末，进而使得荧光粉末得以方便应用的微结构固定荧光粉末的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种操作简单，成本低，并且能在肉眼观察下进行操作的微结构固定荧光粉末的装置。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：微结构固定荧光粉末的方法，其特征在于：包括以下步骤：

利用微结构加工装置将负性光刻玻璃胶加工为具有放置腔的微结构体；

清洗并干燥处理微结构体；

将微结构体置于显微镜下，利用探针拾取荧光粉末，并放置在微结构体放置腔的敞口前，利用微距驱动平台驱动加热的放置针，利用放置针推动荧光粉末进入至微结构体的放置腔内以实现荧光粉末在微结构体内的固定。

为了实现荧光粉末是否固定成功的判断，利用激光直接照射荧光粉末，进而获取荧光粉末的光谱曲线；

利用激光照射固定在微结构体内的荧光粉末，进而获取微结构体内荧光粉末的光谱曲线；

将荧光粉末的光谱曲线与微结构体内荧光粉末的光谱曲线进行对比，进而判断荧光粉末在微结构体内是否固定成功。

优选地，如果荧光粉末的光谱曲线与微结构体内荧光粉末的光谱曲线中峰值所在的波长相等，则判断荧光粉末在微结构体内固定成功，否则判断荧光粉末未成功塞入到微结构体的放置腔内。

为了使得荧光粉末粒径与微结构体内的放置腔内的空间相匹配，进而保证在尽量少的放置次数的前提下，保证能够将荧光粉末放置在放置腔内，利用筛网筛选设置粒径范围内的荧光粉末，进而在利用探针拾取筛选出的荧光粉末。

简单地，微结构体的制作方法为：在载玻片中央的两侧分别放置垫片，再利用移液针在两个垫片之间的区域滴入负性光刻胶，将盖玻片覆盖在负性光刻胶上并架设在两个垫片之上，进而制成负性光刻玻璃胶玻片，将负性光刻玻璃胶玻片放入微结构加工装置内，进而加工为微结构体。

优选地，清洗并干燥处理微结构体的方法为：在无光或者弱光的环境下，将制作的微结构体置于无水乙醇中静止一段时间，然后将微结构体上方的盖玻片剥离，夹住载玻片在无水乙醇中摆动而实现对微结构体的清洗；将清洗后的微结构体放置在室温下进行风干。

优选地，所述微结构加工装置采用飞秒激光微加工平台。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种微结构固定荧光粉末的装置，其特征在于包括：

显微镜；

微结构体，具有敞开设置的放置腔，通过载玻片放置在显微镜的载物台上；

探针，用于拾取荧光粉末；

放置针；

放置针驱动机构，位于显微镜旁，所述放置针水平安装在放置针驱动机构的前端，并且放置针的前端部分倾斜设置，所述放置针驱动机构能够驱动放置针进行三维方向上的运动；

加热器，设置在放置针驱动机构上并与放置针加热连接。

优选地，所述微结构体为半包围结构体；所述微结构体包括基体以及沿所述基体边缘敞开设置的半包围墙体，所述半包围墙体垂直于基体，所述基体上被半包围墙体围设形成的空间形成所述放置腔。

为了更快的实现微结构体的清洗，并且方便荧光粉末在微结构体内放置后的的检测，所述基体上设置有第一开孔，所述半包围墙体上设置有第二开孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中微结构固定荧光粉末的方法，通过制作一个微结构体，进而在将荧光粉末放置在微结构体内实现荧光粉末的有效固定，如此在后期的应用中，可以通过将微结构体的操作，保证荧光粉末团呈一个整体进行移动，实现荧光粉末在荧光标记、微纳电子技术、光芯片等不同领域内的应用，降低了对荧光粉末进行操作的难度，进而降低了工艺成本。实现该方法的微结构固定荧光粉末的装置通过显微镜实现了对荧光粉在肉眼可见条件下的操作，对荧光粉末的固定操作更加精准。利用该微结构固定荧光粉末的装置进行的微结构固定荧光粉末的操作简单。

附图说明

图1为本发明实施例中微结构固定荧光粉末的装置的立体图。

图2为本发明实施例中微结构体的立体图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例中的微结构固定荧光粉末的装置用于将荧光粉末固定进入一个微结构体2内，进而使得荧光粉末在用于荧光标记、微纳电子技术、光芯片等领域中时，将微结构和微结构内固定的荧光粉末作为一个整体单元进行移动。如在进行细胞的荧光标记时，则可将这种固定了荧光粉末的微结构送入至细胞体内，进而完成对细胞的荧光标记。如此能够提高对荧光粉末的进行操作的可行性和便利性。

如图1和图2所示，该微结构固定荧光粉末的装置包括显微镜1、微结构体2、探针、放置针3、放置针驱动机构4以及加热器5。

本实施例中的微结构体2由负性光刻胶制成。微结构体2采用半包围结构体，该微结构体2包括基体201以及沿所述基体201边缘敞开设置的半包围墙体202，半包围墙体202垂直于基体201，基体201上被半包围墙体202围设形成的空间形成放置腔21，如此荧光粉末可以通过放置腔21的敞口推送入微结构体2的放置腔21内，操作更加方便。由于微粒结构的荧光粉末本身的黏着力，再加上空气中存在的水汽，进而使得荧光粉末进入到微结构体2的放置腔21内后能够粘附在微结构体2上。

另外，基体201上设置有第一开孔22，该第一开孔22可以方便进行下述的微结构体2的清洗操作。半包围墙体202上设置有第二开孔23，该第二开孔23可以方便进行下述的荧光粉末的固定检测。

本实施例中的基体201为半椭圆形，基体201的短轴半径为90微米，长轴半径为120微米。如此通过板围墙体围设形成一个洞深为120微米，截面呈椭圆形的半包围型放置腔21。第一开孔22为半径为50微米的圆孔，该第一开孔22的中心沿基体201的长轴方向距离围墙体的距离为20微米，该第一开孔22的中心沿基体201的短轴方向距离两侧的围墙体距离相同。第二开孔23为半径为50微米的圆孔，该第二开孔23位于围墙体上在基体201长轴方向延伸线的中心位置。

该微结构体2可以采用成品，也可以直接制作，当需要现场制作时，该微结构固定荧光粉末的装置则包括微结构加工装置，微结构加工装置可以根据微结构体2的加工精度具体进行选择。本实施例中，为了提高微结构体2的加工精度，微结构加工装置采用飞秒激光微加工平台。使用时，微结构体2是放置在载玻片上，进而将放置有微结构体2的载玻片放置在显微镜1的载物台上，如此可以方便在肉眼可见的条件下进行荧光粉末的固定操作。

探针可以采用钨钢探针，该钨钢探针用于荧光粉末的拾取，进而将荧光粉末放置在需要进行操作的位置。

放置针3采用能够导热的金属针，本实施例中的放置针3采用钨钢针，该放置针3用于将荧光粉末推入到微结构体2中。

放置针3安装在放置针驱动机构4的前端，在操作时，将放置针驱动机构4放置在显微镜1旁，在不进行操作，可以根据需要将独立将放置针驱动机构4放置在任何地方进行存储。放置针3在放置针驱动机构4的前端沿水平方向进行固定安装，具体采用金属丝缠绕进行固定。放置针3的前端部分相对于放置针的轴线倾斜设置，如此可以保证在下述的操作过程中，放置针3的端部不会遮挡到微结构体2以及荧光粉末在显微镜1中的显示，同时也能清楚的查看放置针3端部的相对于微结构体2的位置。放置针3的前端部分相对于水平方向倾角为60°至80°，本实施例中放置针3的前端部分相对于水平方向倾角优选为70°。

本实施例中的放置针驱动机构4为能够驱动放置针3进行三维方向上的运动的驱动机构。该放置针驱动机构4包括升降驱动单元41、连接在升降驱动单元41上的左右驱动单元42以及连接在左右驱动单元42上的前后驱动单元43，放置针3通过一个安装块固定安装在前后驱动单元43上。升降驱动单元41用于驱动放置针3进行上下方向上的移动，左右驱动单元42用于驱动放置针3在左右方向上的移动，前后驱动单元43用驱动放置针3进行前后方向上的移动。其中升降驱动单元41、左右驱动单元42、前后驱动单元43可以采用现有技术中的各种结构的驱动机构，可以采用手动驱动机构，也可以采用电动驱动机构。本实施例中采用手动驱动机构，升降驱动单元41、左右驱动单元42、前后驱动单元43分别配置有对应的调节旋钮，在进行操作，操作调节旋钮，即能实现对放置针3的移动驱动，驱动放置针3移动至需要的位置。

加热器5设置在放置针驱动机构4上并与放置针3加热连接，本实施例加热器5采用电加热器5，即与放置针3进行电连接，进而放置针3能够在通电的情况下发热。使得放置针3发热能够使其不粘荧光粉末，方便对荧光粉末的操作。

微结构固定荧光粉末的方法包括以下步骤：

微结构体2没有成品则需要利用微结构加工装置将负性光刻玻璃胶加工为具有放置腔21的微结构体2。

微结构体2的制作方法为：在载玻片中央的两侧分别放置垫片，本实施例中为了保证垫片放置的稳定性，可以采用专用的胶带贴在载玻片上，如此在载玻片上位于两个垫片之间的区域则形成以槽型区，再利用移液针缓慢探入装有配置好的负性光刻胶玻璃瓶，倾斜蘸取适量溶液，再将移液针垂直载玻片上两个垫片之间的区域中央，使移液针的针尖与载玻片缓慢靠近，负性光刻胶自然流出，避免快速滴落产生气泡。滴两滴光刻胶于载玻片中央，丢弃移液针。轻轻拾取盖玻片，盖玻片与载玻片呈45度角，盖玻片中央缓慢贴近液滴，慢慢释放盖玻片，使之放置于载玻片中央，并架设在两个垫片之上，如此负性光刻胶能够均匀分布，进而制成负性光刻玻璃胶玻片。

将微结构体2的模型输入至微结构加工装置中，负性光刻玻璃胶玻片放入微结构加工装置内，进而加工为微结构体2。在加工负性光刻玻璃胶玻片时，首先将负性光刻玻璃胶玻片放置在微结构加工装置的微加工平台上，进而调节能够带动负性光刻玻璃胶玻片移动的微位移台，使得飞秒激光能够聚焦于负性光刻玻璃胶中央的位置，进而进行刻制，最终加工为需要前述半包围结构的微结构体2。

清洗并干燥处理微结构体2。在无光或者弱光的环境下，将制作的微结构体2置于无水乙醇中静止15～20分钟后，然后将微结构体2上方的盖玻片剥离，夹住载玻片在无水乙醇中摆动而实现对微结构体2的清洗，微结构体2外未被固化的负性玻璃胶会随着摆动流至无水乙醇溶液中，由于微结构体2上具有第一开孔22，能够快速实现微结构体2的清洗，提高微结构体2的清洗速度。然后将清洗后的微结构体2放置在室温下进行风干，此时微结构体2仍然固定在载玻片上。

将载有微结构体2的载玻片置于显微镜1下，利用探针拾取荧光粉末，并放置在微结构体2放置腔21的敞口前，放置针3面向放置腔21的敞口，利用微距驱动平台驱动加热的放置针3，利用放置针3推动荧光粉末进入至微结构体2的放置腔21内以实现荧光粉末在微结构体2内的固定。荧光粉末在操作前需要进行筛选，以匹配微结构体2的尺寸，避免荧光粉末颗粒过大无法放入微结构体2的放置腔21内，或者荧光粉末颗粒过小而导致放置次数过多。可以利用筛网筛选设置粒径范围内的荧光粉末，进而在利用探针拾取筛选出的荧光粉末。本实施例中筛选粒径范围为75微米至80微米的荧光粉末进行固定操作。

荧光粉末塞入到微结构体2的放置腔21内后，荧光粉末会黏着在微结构体2上。为了检测荧光粉末是否成功固定在微结构体2内，可以利用激光通过第二开孔23照射固定在微结构体2内的荧光粉末，进而获取微结构体2内荧光粉末的光谱曲线，同时利用激光直接照射荧光粉末，进而获取荧光粉末的光谱曲线。将荧光粉末的光谱曲线与微结构体2内荧光粉末的光谱曲线进行对比，进而判断荧光粉末在微结构体2内是否固定成功。如果荧光粉末的光谱曲线与微结构体2内荧光粉末的光谱曲线中峰值所在的波长相等，则判断荧光粉末在微结构体2内固定成功，否则判断荧光粉末未成功塞入到微结构体2的放置腔21内。

通过上述操作则完成了用微结构体2固定荧光粉末的操作，该微结构固定荧光粉末的方法具有对实验条件要求低、操作简单、成本低、易于操作等优点。

Claims (6)

1.一种微结构固定荧光粉末的方法，其特征在于：包括以下步骤：

利用微结构加工装置将负性光刻玻璃胶加工为具有放置腔(21)的微结构体(2)；

清洗并干燥处理微结构体(2)；

将微结构体(2)置于显微镜(1)下，利用探针拾取荧光粉末，并放置在微结构体(2)放置腔(21)的敞口前，利用微距驱动平台驱动加热的放置针(3)，利用放置针(3)推动荧光粉末进入至微结构体(2)的放置腔(21)内以实现荧光粉末在微结构体(2)内的固定；

所述微结构体(2)为半包围结构体；所述微结构体(2)包括基体(201)以及沿所述基体(201)边缘敞开设置的半包围墙体(202)，所述半包围墙体(202)垂直于基体(201)，所述基体(201)上被半包围墙体(202)围设形成的空间形成所述放置腔(21)；所述基体(201)上设置有第一开孔(22)，所述半包围墙体(202)上设置有第二开孔(23)；

利用激光直接照射荧光粉末，进而获取荧光粉末的光谱曲线；

利用激光通过第二开孔(23)照射固定在微结构体(2)内的荧光粉末，进而获取微结构体(2)内荧光粉末的光谱曲线；

将荧光粉末的光谱曲线与微结构体(2)内荧光粉末的光谱曲线进行对比，进而判断荧光粉末在微结构体(2)内是否固定成功；

如果荧光粉末的光谱曲线与微结构体(2)内荧光粉末的光谱曲线中峰值所在的波长相等，则判断荧光粉末在微结构体(2)内固定成功，否则判断荧光粉末未成功塞入到微结构体(2)的放置腔(21)内。

2.根据权利要求1所述的微结构固定荧光粉末的方法，其特征在于：利用筛网筛选设置粒径范围内的荧光粉末，进而在利用探针拾取筛选出的荧光粉末。

3.根据权利要求1或2所述的微结构固定荧光粉末的方法，其特征在于：微结构体(2)的制作方法为：在载玻片中央的两侧分别放置垫片，再利用移液针在两个垫片之间的区域滴入负性光刻胶，将盖玻片覆盖在负性光刻胶上并架设在两个垫片之上，进而制成负性光刻玻璃胶玻片，将负性光刻玻璃胶玻片放入微结构加工装置内，进而加工为微结构体(2)。

4.根据权利要求3所述的微结构固定荧光粉末的方法，其特征在于：清洗并干燥处理微结构体(2)的方法为：在无光或者弱光的环境下，将制作的微结构体(2)置于无水乙醇中静止一段时间，然后将微结构体(2)上方的盖玻片剥离，夹住载玻片在无水乙醇中摆动而实现对微结构体(2)的清洗；将清洗后的微结构体(2)放置在室温下进行风干。

5.根据权利要求1或2所述的微结构固定荧光粉末的方法，其特征在于：所述微结构加工装置采用飞秒激光微加工平台。

6.一种微结构固定荧光粉末的装置，其特征在于包括：

显微镜(1)；

微结构体(2)，具有敞开设置的放置腔(21)，通过载玻片放置在显微镜(1)的载物台上；

探针，用于拾取荧光粉末；

放置针(3)；

放置针驱动机构(4)，位于显微镜(1)旁，所述放置针(3)水平安装在放置针驱动机构(4)的前端，并且放置针(3)的前端部分倾斜设置，所述放置针驱动机构(4)能够驱动放置针(3)进行三维方向上的运动；

加热器(5)，设置在放置针驱动机构(4)上并与放置针(3)加热连接；

所述微结构体(2)为半包围结构体；所述微结构体(2)包括基体(201)以及沿所述基体(201)边缘敞开设置的半包围墙体(202)，所述半包围墙体(202)垂直于基体(201)，所述基体(201)上被半包围墙体(202)围设形成的空间形成所述放置腔(21)；

所述基体(201)上设置有第一开孔(22)，所述半包围墙体(202)上设置有第二开孔(23)；

所述微结构固定荧光粉末的装置采用如权利要求1至5任一项所述的微结构固定荧光粉末的方法固定荧光粉末。