一种MEMS微型气相色谱分离柱的性能优化.pdf

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1、分类号密级注1UDC学位论文一种MEMS微型气相色谱分离柱的性能优化（题名和副题名）王力（作者姓名）指导教师姓名杜晓松教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称光学工程论文提交日期2012.4论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日万方数据注1注明《国际十进分类法UDC》的类号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要气相色谱分析是一种分离、鉴别混合气体组分的技术，早在二十世纪中期就开

3、始应用，广泛用于混合物分离、分析的各个领域。传统的气相色谱仪虽然具有极强的混合物分离能力，但仪器重量重体积大，分析时间较长，能耗较高，且只能在实验室中进行分析。采用MEMS微细加工工艺制作的微型色谱分离柱可实现传统色谱分析仪器的小型化、便携化，加快混合物组分的分离速率，便于应用在现场检测有毒有害气体、易燃易爆以及战地化学武器等领域，成为色谱应用领域的一个热门研究方向。本论文基于色谱分析领域相关报道，详细地介绍了微型气相色谱分离柱的研究进展、制作材质和结构布局分类，阐述了以热力学为基础的气相色谱塔板理论和色谱流出曲线相关知识，并根据其确定了本论文所研制的微型气相色

4、谱分离柱的结构布局和沟槽几何尺寸。利用DRIE体硅刻蚀和硅玻阳极键合技术制作的微型分离柱长1m，沟槽截面宽150μm，深300μm，分为开管柱和半填充柱两种。采用静态涂敷方法在分离柱内壁沉积了非极性PDMS（聚二甲基硅氧烷，Poly-dimethylsiloxane）固定相薄膜，其膜厚由固定相涂敷液浓度控制。最后，完成了微型色谱分离柱的制作及其固定相涂敷工艺平台的搭建。经过性能测试，制作的分离柱在100℃的恒温工作模式下，能对丙酮、乙醇、甲苯和DMMP（甲基膦酸二甲酯，DimethylMethylphosphonate）的混合组组分进行有效的分离，其对DMMP的

5、保留时间为2.67min。关键字：微型气相色谱，MEMS微细加工，塔板理论，固定相涂敷I万方数据万方数据ABSTRACTABSTRACTChromatographicanalysisisakindoftechnologyforseparationandidentificationofthemixedgascomponents,andhasbeenappliedinthemiddleofthetwentiethcentury.Chromatographyiswidelyusedincompoundsseparationandanalysis,etc.Compare

6、dwiththeconventionalseparationcolumns,MEMSgaschromatographycolumnsaremorefavoriteduetoitssmallertwo-dimensionalstructureandtheabilityforfastseparationsuchashighseparationefficiency,analysisspeed,lowpowerconsumption.And,MEMSgaschromatographycolumnsaresuitableforin-fielddetectionoftoxi

7、corharmfulgases.Thisdissertationbasedonthechromatographyfield,introducedindetailthemicrofabricatedcolumnsforgaschromatographyresearchprogressandthematerialandstructureofitslayoutofclassification,statesthethermodynamicsbasedplatetheoryandrelatedknowledge.BytheDRIEetchingandanodicbondi

8、ngtechnology