MEMS半填充气相色谱柱研究.pdf

传感器与微系统( Transducer and Microsystem Technologies
2014年第33卷第9
DOI:10.13873/J.1000-9787(2014)09-0032-03
MEMS半填充气相色谱柱研究
李臆,杜晓松',高超',蒋亚东,齐虹2,王永刚2
(1.电子科技大学光电信息学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四用成都610054
2.中国电子科技集闭公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨150001
摘要:采用MEMS技术设计了一种微型半填充气村色谱柱,运用深反应离子刻蚀(DRE)技术,对器件
剡蚀深250um,其微型色譜柱总长度为1m,宽度为160um,槽道內部填充20um×20wm微型柱。采用静
态涂覆法对色谐柱涂覆SE54固定相。通过理论模拟分析柱结构,得出微型半填充色谱柱具有高分离效
率能力、在对脂类化合物分离测试中选取了含类的化学战剂拟剂和几种酯类食品添加剂,分別对其
进行分离,所有组分在75s内被完全分离。实现了微型平填充色谱柱快速并具有高分离率。
关键词:微型气相半填充色谱柱;分离效率;快速分离;微机电系统
中图分类号:TN305
文献标识码:A
文章编号:10009787(2014)09-40032-03
Research of Miems-based semi-packed gas
chromatography column
LI Yi, DU Xiao-song GAO Chao JIANG Ya-dong , QI Hong, WANG Yong-gang
(1. State Key aboratory of Electronic Thin Film and Integrated Devices, School of Optoelectronic Information
University of Electronic Science and Techmology of China, Chengdu 610054, China
2. The 49th Research Institute China lectrnies Technlogy Group Corporation, Harbin 10001,China
Abstract: A kind of semi-packed gas chromalography(GC columnn is fabricaled based on micro-electro
nech nical system(MEMS)technique, by using deep reactive ion etching( DR lechnology Io fabricate 250 Wm
d160
ide, filing with 20 um x20 um micro column in channel to form semi-packed GC
column. SE 54 is coated on column by static coating method as stationary phase. Through theoretically simulating
and analyzing column struture, it shows semi-packed GC column has high seperation efficiency. In separation
choose che ical warfare ag nts( WA simulants and food additives, which contains ester to separate respectively
all sample are separated and lest on ester components completely in 75 s. The result shows that the column
hicves both fast spced and high separation rat
Key words: MEMS semi-packed gas chromatography(GG column; separation efficiency; fast separation
MIEMS
0引言
混合物在填充柱内带宽窄,演少层流影响的特点,乜结个
0世纪初,填充柱作为分离柱在色谱技术领域中被广
色谱峰在毛细管枓内分辨率高,分析结构重复性好的优势
泛应用,其特点足在柱内填充附有國定相的微颗粒物使通实现了填充柱微昶化,高桂效的性能.
过柱子的泥合物进行分离。出于填充柱的感度低,岡定
微型色谱杜微型化最早是由美国斯坦福大学的Iery
相流失严重,运行温度榊度时平須较慢,渐被毛细石艾管 Stephen等人提出,最初主要是以化学腐蚀为主对以硅为基
柱所替代'2。随着微细加工技术的发展,色谱柱已朝微材的表面进行混法刻蚀:如1998年,桑迪亚國家实验室
型化方画转型,实现了μm级结构?。同时机电系统
( Sandia National Laboratories)将往片料浸泡在腐蚀液内进
(MEMS)技术可对基材表面设计不同的二维结构,是高了行湿法刻蚀,形成开口微型色谱柱3。同时由于腐蚀溶液
色谱柱可塑性,避免了毛细管杜内进行微结构加工所带米浓度和温度的均匀性炷以精确控制,所以,会造成最后的结
的难度。在微型色谱柱管道内设计半填柱不仅吸收了构成型与最初的设计有很大的误差,这对湿法刻蚀来说是
收稿日期:2014-01-26
基金项目:国家白然科学基金资助项目(6176066.61101031);国家高技术研究发展“863”计刘资助项日(S52014AA0630]0