NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CẢM BIẾN VI HẠT TRONG DÒNG CHẢY CHẤT LỎNG DỰA TRÊN CẤU TRÚC CẶP ĐIỆN DUNG VI SAI ĐỒNG PHẲNG PHÁT HIỆN DẪN KHÔNG TIẾP XÚC

Abstract

Luận văn này trình bày thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một hệ thống cấu trúc cảm biến vi hạt trong dòng chảy chất lỏng dựa trên cấu trúc cặp điện dung vi sai đồng phẳng phát hiện dẫn không tiếp xúc. Hệ thống cảm biến được đề xuất này bao gồm một cấu trúc tụ gồm bốn vi điện cực đồng phẳng tích hợp trong kênh vi lỏng và được cách ly để tránh các điện cực tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng trong kênh dẫn bởi một lớp điện môi. Hoạt động của cảm biến được mô phỏng bằng phương pháp phân tích các phần tử hữu hạn sử dụng chương trình Comsol Multiphisics. Bằng cách sử dụng bốn điện cực, hai tụ điện đồng phẳng được tạo ra dọc theo kênh dẫn tạo thành cặp điện dung vi sai. Với sự xắp xếp các điện cực như vậy, khi có đối tượng đi qua một cặp điện cực sẽ làm thay đổi môi trường giữa 2 bản cực xuất hiện chênh lệch điện dung giũa hai tụ điện. Chênh lệch điện dung giữa hai tụ được phát hiện từ đó có thể xác định kích thước và tính chất của đối tượng. Kết quả mô phỏng thể hiện sự thay đổi điện dung vi sai của tụ điện thay đổi khi có đối tượng đi qua vùng cảm biến. Nguyên mẫu cảm biến được chế tạo thử nghiệm dựa trên công nghệ vi cơ điện tử. Hoạt động của hệ thống bước đầu được kiểm nghiệm phát hiện đối tượng kích thước micro mét. Với những kết quả ban đầu thu được, cấu trúc cảm biến đề xuất và nghiên cứu chế tạo thử có khả năng sử dụng cho ứng dụng y sinh học trong phát hiện đối tượng kích thước nhỏ như tế bào trong kênh vi lỏng.