ATA-7000系列高壓放大器在介電實驗中的典型應用

介電材料介紹：

介電材料一般指電介質。電介質是能夠被電極化的絕緣體。電介質的帶電粒子是被原子、分子的內力或分子間的力緊密束縛著，因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下，這些電荷也只能在微觀范圍內移動，產生極化。在靜電場中，電介質內部可以存在電場，這是電介質與導體的基本區別。

介電泳介紹：

介電泳，也稱雙向電泳，是介電常數較低的物體在非勻強電場中受力的現象。

介電材料在國內作為新型材料，驅動技術不夠成熟，所以需要的驅動電壓很高，但是驅動頻率往往在50Hz以下，ATA-7000系列高壓放大器，最大輸出電壓為2kvpp-10kvpp，為此類應用提供了較高的電壓。

ATA-7000高壓放大器介紹：

ATA-7000系列是一款理想的可放大交、直流信號的高壓放大器。單端輸出10kVp-p（±5kVp）高壓，可以驅動高壓型負載。

圖：ATA-7000高壓放大器指標參數

一、高壓放大器在介電泳分選的應用

實驗名稱：基于高壓放大器的介電泳分選

研究方向：滴液分選

測試原理：

在非均勻電場中，介電體表面感生出的正負電荷處于不同場強的位置上在它受到的合力大于一定值時就會被拉向強電場方向。

圖：基于介電泳的液滴分選系統結構

基于介電泳的液滴分選系統結構如上圖所示，黃色流道1、2、3是油相流道，藍色流道4、5、6是水相流道。FEP管道和流阻依然使用流動聚焦法產生液滴，液滴產生后會流向流阻較小的流道出口2。當在正極上施加高壓方波脈沖時，液滴在介電泳力的作用下會被拉到流阻較大的流道出口1。

利用介電泳力進行分選，芯片出口處不加任何流阻，僅利用芯片上的流道長度差來形成流阻的差異。先需要生成只向出口2流動的液滴，然后固定油相和水相的氣壓值這樣就使液滴的直徑一致，再施加方波電壓。先保持電壓幅值不變，改變頻率，看是否可以把液滴拉到流道1。之后每改變一個電壓值，就調節多種頻率，看介電泳力是否起作用。

圖：對于不同的電壓值，液滴分選率隨頻率的變化。

由于芯片上生成的液滴均一性比較好，因此液滴在同樣的介電泳力作用下應該被全部分選過來。首先考察液滴的分選率(拉到流道1的液滴數與總液滴數的比值)。當油相氣壓為150mbar水相氣壓為45mbar時，不加電壓時液滴的直徑約為63.7um，液滴生成速率約2.333個每秒。在分別施加500V、800V、1000V、1500V等電壓幅值時分選率隨電壓頻率的變化如上圖所示，可以看出在頻率特別低的時候均無法拉動液滴。

圖：ATA-7030高壓放大器指標參數

ATA-7030高壓放大器在本實驗中的作用：提供一個可控電壓源，加到微流控芯片上，分析不同電壓下芯片對滴液的分選率。

二、高壓放大器基于介電泳的微流控液滴分選與融合應用

實驗中搭建熒光檢測系統，將微流控芯片與光學系統耦合，通過ATA-7050高壓放大器將10Vpp的信號放大，對微液滴施加介電泳力，使得液滴發生偏轉/電聚合，從而完成微液滴高通量分選與融合。

圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

放大器在該實驗中發揮的效能：1、提供高壓高頻交流電，施加微液滴介電泳力，使液滴發生偏轉；2、施加高壓高頻交流電，使得微液滴發生膜融合實現電聚合。

ATA-7000系列高壓放大器操作面板液晶顯示，設備狀態及參數動態顯示，交互界面一目了然，簡潔易懂。電壓增益數控0~2000倍可調，結合液晶面板增益的顯示，能夠快速調整至需要的電壓值，是進行高壓驅動測試的良好選擇。

審核編輯黃宇