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《基于介电泳的电极阵列电场仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第25卷第2期计算机仿真2008年2月文章编号:1006-9348(2008)02-0314-05基于介电泳的电极阵列电场仿真研究1,311,21费飞,曲艳丽,李文荣,董再励(1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学实验室,辽宁沈阳110016;2.香港中文大学微纳米系统中心,香港;3.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:介电泳方法被广泛地应用于微纳颗粒的分离和操纵中,实现介电泳操作的关键是设计满足所需电场分布的电极阵列。针对目前在微电极阵列设计中尚缺乏简单有效的电场解析方法的现状,提出一种基于格
2、林公式的电极阵列电场的解析方法。首先介绍了传统介电泳和行波介电泳的概念和计算模型,分析了介电泳过程与电极上所施加的交变电压的频率和幅度的关系,然后在确立电极电势的边界条件的基础上,采用基于格林公式的电场解析方法,建立了非均匀电场的解析模型,得出不同条件下的电极阵列电场分布的仿真结果,最后利用FEMLAB有限元仿真软件对解析模型进行了对比仿真,验证了该解析模型的可行性。基于格林公式的电场解析求解方法能够有效地提高电极阵列设计中的针对性以及缩短电极设计的时间。关键词:介电泳;微电极阵列;微粒操作;格林公式;
3、有限元仿真中图分类号:R318文献标识码:ASimulationofElectricFieldforDielectrophoreticElectrodeArrays1,311,21FEIFei,QUYan-li,LIWen-rong,DONGZai-li(1.RoboticsLab,ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;2.CenterforMicroandNanoSystems,TheCh
4、ineseUniversityofHongKong,HongKong,China;3.GraduateSchooloftheChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)ABSTRACT:Dielectrophoreticmethodiswidelyusedinseparationandmanipulationofmicro/nanoparticles,andthekeyforrealizingthedielectrophoreticmanipulationi
5、stodesignthepropermicroelectrodearraystosatisfythere-quireddistributionofelectricfield.Consideringthelackofanalyticalsolutionofelectricfiledanalysisinthedesignofelectrodearrays,thepaperpresentsananalyticalsolutionbasedontheGreenpstheorem.Theconceptionsan
6、dcalcu-lationmodelsofconventionaldielectrophoresis(cDEP)andtravellingwavedielectrophoresis(twDEP)areintroduced,andtherelationshipbetweentheDEPprocessandthevoltageappliedonelectrodesisalsoanalyzed.Afterthebound-aryconditionbetweenelectrodesisestablished,t
7、heanalyticalmodelofnon-uniformelectricfieldbasedonGreenpstheoremisbuiltandthesimulationresultsunderdifferentconditionsarederived,andthefielddistributionssoob-tainedarecomparedwiththosecalculatedbythefiniteelementtool(FEMLAB).Thecomparisonshowsthevalidity
8、oftheanalyticalsolution.ThesolutionbasedonGreenpstheoremishelpfultoimprovethepertinenceofthedesignofelectrodearraysandshortenthedesigntime.KEYWORDS:Dielectrophoresis;Microelectrodearrays;Particlemanipulation;Greenpstheorem
