電壓放大器在液滴微流控中的應用

　　實驗名稱：液滴微流控實驗

　　研究方向：液滴微流控

　　實驗內容：本實驗使用信號發生器產生正弦信號，通過ATA-2161高壓放大器進行放大，將放大后的高壓信號施加到微流控芯片的電極上，利用產生的非均勻電場對流經該區域的液滴進行充電，并通過調節信號的頻率和幅值來控制液滴的帶電量，從而實現對帶電液滴的精確操控。

　　測試設備：信號發生器、示波器、ATA-2161高壓放大器、微流控芯片等。

　　實驗過程：

圖：實驗裝置示意圖

　　實驗過程首先進行實驗準備工作，包括檢查并連接信號發生器、ATA-2161高壓放大器和微流控芯片，準備連續相和分散相流體，調試注射泵并連接微流控管路，同時仔細檢查所有電氣連接的絕緣性和安全性。進入系統調試階段，啟動信號發生器并設置初始正弦信號參數，開啟ATA-2161放大器并設置適當的增益值，用示波器監測放大器輸出端的信號波形，檢查放大后信號的穩定性和失真情況。隨后開始液滴生成與充電實驗，啟動注射泵并調節連續相和分散相的流速比，觀察并調整液滴生成的頻率和大小，開啟高壓信號對流經電極區域的液滴進行充電，通過顯微鏡觀察液滴在電場中的運動行為。在系統穩定后進行參數測試，逐步改變信號頻率并在每個頻率下調節電壓幅值，記錄不同參數組合下液滴的運動軌跡，同時拍攝液滴運動的高速攝像記錄。

　　實驗結果：

圖：液滴微流控實驗結果 

　　為驗證電壓放大器在液滴分選中的應用潛力，在對稱電場環境（±300V）下，通過調控充電電壓（原始信號為±0.5V，經過電壓放大器后電壓為±50V）和充電時間（T+c和T-c）實現液滴帶電控制，將液滴微觀電荷屬性轉化為宏觀可觀測運動軌跡，實現了對帶電狀態間接表征，如圖4.41所示。實驗中，未使用電壓放大器時，液滴沒有出現偏轉；在使用電壓放大器的情況下，液滴被充電的液滴可進行穩定偏轉。T-c保持為一個液滴生成周期（TD），而T+c從TD逐步增加至7×TD。結果顯示:未充電時（Vc=0V）液滴沿直線運動；隨T+c增加，正電荷液滴（紅色）數量相應增加，負電荷液滴（綠色）數量保持不變。每個周期中正電荷液滴數量與T+c/n×TD比值精確對應（如T+c=3×TD時，每周期產生3個正電荷液滴，1個負電荷液滴），且模式高度重復。這種精確的液滴計數與充電時間匹配證明了使用ATA-2161高壓放大器的系統具有可控、可重復的充電能力，為基于電荷的液滴分選技術奠定基礎。

　　功率放大器推薦：ATA-2161高壓放大器

圖：ATA-2161高壓放大器指標參數

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