高压放大器在LIFPA技术研究中的应用

实验名称：基于激光诱发荧光漂白测速技术的绝缘壁面非线性振荡电渗流的研究

测试目的：LIFPA技术是一种基于激光诱导荧光的新型微纳流体速度测量技术，LIFPA是基于LIF和光致漂白原理发展而来的。当激光持续照射荧光物质时，随着时间的增加，荧光物质发出的荧光强度会逐渐减弱，这就是所谓的光漂白。当荧光物质的浓度一定时，荧光物质被激光照射的时间越长，那么光漂白效应就越强，荧光强度就越弱。

测试设备：高压放大器、信号发生器、激光器、电流前置放大器等。​

图1：实验系统光路图。（a）系统示意图，包括:(1)405nm连续激光器;(2)AOM;(3)空间滤波器;(4)透镜;(5)反射镜;(6)二相色镜;(7)滤波片;(8)多模光纤;(9)光子计数器;(10)电流前置放大器和A/D转换器;(11)电脑;(12)注射泵;(13)反射镜;(14)物镜;(15)微米平移台;(16)纳米平移台。（b）系统实物图

实验过程：

实验中使用的LIFPA系统是在共聚焦显微镜系统的基础上开发而来，如图1所示。该系统使用波长为405nm的连续激光器作为激发光，激光器的最大功率为500mW。在激光的输出端首先使用声光调制器进行光束调制，它的窗孔直径为2mm。声光调制是基于声光效应而实现的，调制信号是以电信号（调幅）形式作用于电声换能器上，再转化为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，光波会产生衍射，衍射光的频率，强度和方向随超声场变化而变化。

配制溶液，然后制作矩形微通道，它的长，宽和高分别为5mm，300μm和100μm。芯片共三层，通过逐层的方式加工和连接。

实验中振荡电渗流由外加的交流电场产生。我们在通道两端安装铂金丝作为电极。交流电场由信号发生器生成并经高压放大器放大，这是因为信号发生器只能提供较低电压和固定频率的交流信号，而实验中需要的电压较高，信号发生器无法满足需求，因此使用高压放大器对信号进行增强。信号发生器可以根据实验需要选择所需的波形，电压和频率等条件；高压放大器可以保证波形和电场频率不变的情况下以固定放大倍率放大电压。它的放大倍率可调，这里使用了200倍放大。同时，高压放大器需要接地处理，满足实验室守则及安全要求。

实验结果：

LIFPA是根据荧光强度和速度之间的关系开发的一种具有高时间和空间分辨率的速度测量技术。通过测量运动流体的荧光强度，可以反算出来流体的速度。对于整体系统而言，使用压力泵可以给微通道提供一个稳定的流体流动，高压放大器可以给微通道内提供稳定的交流电场，满足了测量振荡电渗流所需的条件。

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审核编辑 黄宇