專利名稱：帶狀線核磁共振檢測器件及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核磁檢測技術(shù)，尤其涉及一種帶狀線核磁共振檢測器件及其加工方法。
背景技術(shù)：
核磁共振波譜微檢測技術(shù)是在常規(guī)核磁共振檢測波譜技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的， 核磁共振微檢測技術(shù)是指基于核磁共振原理，利用5mm螺線管探頭進行生物-化學(xué)樣品分子組成與結(jié)構(gòu)分析、生物組織分析、病理分析、醫(yī)療診斷以及工業(yè)產(chǎn)品無損監(jiān)測等。但是，常規(guī)核磁共振微檢測技術(shù)和其他化學(xué)分析技術(shù)相比，常規(guī)核磁共振微檢測技術(shù)的靈敏度比較小，最小僅為l(T9mol。瑞士科學(xué)家C. Massin研究發(fā)現(xiàn)核磁共振檢測靈敏度一方面與接收線圈-樣品間耦合程度、探頭材料-樣品磁導(dǎo)率匹配程度有關(guān)，另一方面還與樣品體積或者是接收線圈尺寸成反比。
為了提高核磁共振微檢測技術(shù)的靈敏度，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在毛細管上繞制出螺線管形微線圈，其所采用的毛細管外直徑為350i!m，螺線管長度為1mm，有效被測樣品體積約為5nL。實驗表明，和常規(guī)5mm探頭核磁共振波譜技術(shù)相比，被測物為蔗糖與精氨酸的檢測靈敏度均提高了 130倍。但是，上述螺線管形微線圈也存在一些不足，主要包括制作微米級線寬的螺線管形微線圈工藝復(fù)雜，納升體積下被測樣品與微線圈間的精確且穩(wěn)定的機械安裝的難度較大，且螺線管形微線圈與微流控芯片集成比較復(fù)雜。
另一方面，隨著硬件技術(shù)和微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical-Systems ，MEMS)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了平面微線圈，平面微線圈是采用MEMS技術(shù)中成熟的平板薄膜光刻工藝制作高深寬比的平面微線圈導(dǎo)線。采用平面微線圈進行核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)微檢測具有以下優(yōu)點,采用MEMS工藝進行平面微線圈的加工可以精確增加控制結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，易于將微流控芯片集成在平面微線圈上，解決了在微螺線管形線圈中增加樣品微流道的有關(guān)技術(shù)問題。但是，采用平面微線圈進行NMR微檢測時存在射頻磁場不均勻的缺點。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種帶狀線核磁共振檢測器件及其加工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
本發(fā)明提供的一種帶狀線核磁共振檢測器件，包括順次疊置的第一金屬層、第一絕緣基板、第二金屬層、第二絕緣基板及第三金屬層；
所述第一金屬層、所述第一絕緣基板、所述第二金屬層、所述第二絕緣基板及所述第三金屬層均為帶狀結(jié)構(gòu)，且長度延伸方向一致；
所述第一絕緣基板中具有第一流道，所述第一流道沿所述第一絕緣基板的長度方向延伸，且貫通所述第一絕緣基板；
所述第二絕緣基板中具有第二流道，所述第二流道沿所述第二絕緣基板的長度方向延伸，且貫通所述第二絕緣基板。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其中，所述第二金屬層的中部寬度小于端部的寬度，在所述第二金屬層的中部形成由兩側(cè)向內(nèi)凹陷的凹槽。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其中，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有邊沿金屬層，且所述邊沿金屬層與所述第二金屬層之間具有間隙。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其中，所述凹槽和所述邊沿金屬層的形狀均為梯形。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其中，所述第一金屬層的長度小于所述第三金屬層的長度，且所述第一金屬層的長度及所述第二金屬層的長度均小于所述第二金屬層的長度。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其中，所述第一流道及所述第二流道均為腰型孔。
本發(fā)明還提供的一種帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，包括以下步驟
步驟100 :在絕緣基板的其中一個側(cè)面上蝕刻凹槽；
步驟200 :將步驟100中蝕刻凹槽后的兩個所述絕緣基板對扣粘接在一起構(gòu)成第一絕緣基板，且使兩個所述絕緣基板上的所述凹槽相向設(shè)置，圍成一條流道；
步驟300 :在所述第一絕緣基板相背的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面上電鍍第一金屬層，在另一個側(cè)面上電鍍第二金屬層；
步驟400 :在所述第二金屬層上設(shè)置一塊與所述第一絕緣基板結(jié)構(gòu)相同的第二絕緣基板，且在所述第二絕緣基板背離所述第一金屬層的側(cè)面電鍍第三金屬層。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其中，步驟100具體為
在所述絕緣基板的其中一個側(cè)面濺射金-鉻鍍膜，采用光刻蝕方式在所述金-鉻鍍膜中刻蝕一條縫隙，所述縫隙將所述金-鉻鍍膜分割為兩個獨立的部分，在所述縫隙中注入氫氟酸對所述絕緣基板進行各向同性刻蝕來形成所述凹槽。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其中，步驟200中，兩個所述絕緣基板對扣粘接的溫度在550° -590°之間，粘接時間在50-70分鐘之間。
如上所述的帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其中，所述第二金屬層的中部寬度小于端部的寬度，在所述第二金屬層的中部形成由兩側(cè)向內(nèi)凹陷的凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有邊沿金屬層，且所述邊沿金屬層與所述第二金屬層之間具有間隙。
本發(fā)明提供的帶狀線核磁共振檢測器件及其加工方法，其中，檢測器件由順次疊置的第一金屬層、第一絕緣基板、第二金屬層、第二絕緣基板及第三金屬層組成，其結(jié)構(gòu)簡單，相應(yīng)地，其加工工藝也比較簡單，易于進行工業(yè)化生產(chǎn)。另外，采用第一絕緣基板及第二絕緣基板將第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層相隔離，有利于提高該檢測器件工作時產(chǎn)生的射頻場的均勻性。還有，采用第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層作為導(dǎo)體，提高了工作時電流分布的均勻性，避免了產(chǎn)生渦流，提高了射頻激發(fā)效率。


圖I為本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件實施例的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖I的爆炸視圖3為本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法實施例的流程圖4為本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件的制作過程中的斷面示意圖。
具體實施方式
圖I為本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的爆炸視圖；如圖I、圖2所示，本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件的實施例，包括順次疊置的第一金屬層7、第一絕緣基板5、第二金屬層8、第二絕緣基板6及第三金屬層9 ;第一金屬層7、第一絕緣基板5、第二金屬層8、第二絕緣基板6及第三金屬層9均為帶狀結(jié)構(gòu)，且長度延伸方向一致；第一絕緣基板5中具有第一流道10，第一流道10沿第一絕緣基板5的長度方向延伸，且貫通第一絕緣基板5 ;第二絕緣基板6中具有第二流道11，第二流道11沿第二絕緣基板6的長度方向延伸，且貫通第二絕緣基板6。
上述方案的帶狀線核磁共振檢測器件由順次疊置的第一金屬層7、第一絕緣基板5、第二金屬層8、第二絕緣基板6及第三金屬層9組成，其結(jié)構(gòu)簡單，相應(yīng)地，其加工工藝也比較簡單，易于進行工業(yè)化生產(chǎn)。另外，采用第一絕緣基板5及第二絕緣基板6將第一金屬層7、第二金屬層8及第三金屬層9相隔離，有利于提高該檢測器件工作時產(chǎn)生的射頻場的均勻性。還有，采用第一金屬層7、第二金屬層8及第三金屬層9作為導(dǎo)體，提高了工作時電流分布的均勻性，避免了產(chǎn)生渦流，提高了射頻激發(fā)效率。
具體地，帶狀線核磁共振檢測器件由順次疊置的第一金屬層7、第一絕緣基板5、 第二金屬層8、第二絕緣基板6及第三金屬層9組成,且第一金屬層7、第一絕緣基板5、第二金屬層8、第二絕緣基板6及第三金屬層9固定在一起。其中，第一絕緣基板5及第二絕緣基板6的材料可以選用硼酸玻璃或其它絕緣聚合物，采用硼酸玻璃可以有效的降低該帶狀線核磁共振檢測器件的寄生電容，以提高該帶狀線核磁共振檢測器件的品質(zhì)因數(shù)。第一金屬層7、第二金屬層8及第三金屬層9可以是銅層，當(dāng)然也可以是其它良導(dǎo)體金屬層。第一金屬層7、第一絕緣基板5、第二金屬層8、第二絕緣基板6及第三金屬層9均為帶狀結(jié)構(gòu)，且它們的長度延伸方向一致。第一絕緣基板5中具有第一流道10，第一流道10沿第一絕緣基板5的長度方向延伸，且貫通第一絕緣基板5 ;第二絕緣基板6中具有第二流道11，第二流道11沿第二絕緣基板6的長度方向延伸，且貫通第二絕緣基板6。第一流道10與第二流道 11用于放置待檢測的樣品。
進一步地，基于上述實施例，第二金屬層8的中部寬度小于端部的寬度，在第二金屬層8的中部形成由兩側(cè)向內(nèi)凹陷的凹槽。這樣，在電流通過時，中部寬度較窄處的電流密度增加，其在第一絕緣基板5和第二絕緣基板6中流體通道內(nèi)產(chǎn)生的磁場強度B1 (B1為單位直流電流過射頻激勵線圈產(chǎn)生的射頻磁場)就會增強，從而提高施加在第一通道及第二通道內(nèi)流體的磁場強度。
進一步地，基于上述實施例，上述凹槽內(nèi)設(shè)置有邊沿金屬層4，且邊沿金屬層4與第二金屬層8之間具有間隙3，使得邊緣金屬層4與第二金屬層8之間處于相對絕緣狀態(tài)。 其中，邊緣金屬層4的材質(zhì)與第二金屬層8的材質(zhì)可以相同。邊沿金屬層4對磁場具有屏蔽作用，使磁場的磁感線主要集中與第二金屬層8中部較窄的位置處，以提高該部位的磁場強度及磁場的均勻性。
進一步地，基于上述實施例，作為一個特例，凹槽和邊沿金屬層4的形狀均為梯6形，采用此種結(jié)構(gòu)可使得在在第二金屬層8的中部產(chǎn)生較強的磁場強度。
進一步地，基于上述實施例，第一金屬層7的長度小于第三金屬層9的長度,且第一金屬層7的長度及第二金屬層8的長度均小于第二金屬層8的長度。在使用時，第二金屬層8的一端連接脈沖高頻放大器的輸出端，用于產(chǎn)生高頻磁場已激發(fā)自旋體系，同時，還用于接收NMR信號。第二金屬層8的另一端分別與第一金屬層7及第三金屬層9相連接， 第一金屬層7及第三金屬層9為接地極，經(jīng)上述連接形成一個電路回路。
圖3為本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法實施例的流程圖；如圖3所示， 本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法的實施例，包括以下步驟
步驟100 :在絕緣基板的其中一個側(cè)面上蝕刻凹槽；
步驟200 :將步驟100中蝕刻凹槽后的兩個所述絕緣基板對扣粘接在一起構(gòu)成第一絕緣基板，且使兩個所述絕緣基板上的所述凹槽相向設(shè)置，圍成一條流道；
步驟300 :在所述第一絕緣基板相背的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面上電鍍第一金屬層，在另一個側(cè)面上電鍍第二金屬層；
步驟400 :在所述第二金屬層上設(shè)置一塊與所述第一絕緣基板結(jié)構(gòu)相同的第二絕緣基板，且在所述第二絕緣基板背離所述第一金屬層的側(cè)面電鍍第三金屬層。
采用上述方法加工的帶狀線核磁共振檢測器件的具體結(jié)構(gòu)參見上述檢測器件的實施例，這里不再贅述。
采用上述方法加工帶狀線核磁共振檢測器件，可以簡化加工工藝，利于進行工業(yè)化批量生產(chǎn)。
具體地，基于上述實施例，圖4為本發(fā)明帶狀線核磁共振檢測器件的制作過程中的斷面示意圖，如圖4所示，取以帶狀的絕緣基板32，該帶狀的絕緣基板32可以是硼酸玻璃板，在該帶狀的絕緣基板32的其中一個側(cè)面上濺射金-鉻鍍膜31，然后采用光刻蝕方式在所述金-鉻鍍膜31中刻蝕一條縫隙33，且縫隙33將金-鉻鍍膜31分割為兩個獨立的部分(參見圖4中a所示)，這兩個相互獨立的部分是相互對稱的，它們構(gòu)成蝕刻的掩膜。在光刻蝕技術(shù)后，向縫隙33中注入氫氟酸對帶狀的絕緣基板32進行各向同性刻蝕來形成凹槽34 (參見圖4中b所示)，其中，氫氟酸的濃度可以選為10%，當(dāng)然，也可以采用其它濃度的氫氟酸。在凹槽34刻蝕成型后，去除絕緣基板上剩余的金-鉻鍍膜。然后取兩個蝕刻凹槽34后的帶狀的絕緣基板32對扣粘接在一起構(gòu)成第一絕緣基板，且使兩個帶狀的絕緣基板32上的凹槽相向設(shè)置，圍成一條流道35 (參見圖4中c所示)，在粘接時，控制粘接溫度在550° -590°之間，粘接時間在50-70分鐘之間，例如，在該實施例中粘接的溫度控制在 570°，粘接時間為60分鐘。之后在第一絕緣基板的一個側(cè)面濺射銅-鉻層37，該銅-鉻層37作為電鍍的種子層，并在種子層上形成光刻層36 (參見圖4中d所示)，光刻層36作為電鍍時的抑制物層，在電鍍過程中阻止金屬析出物沉積在光刻層36上，而僅僅使金屬析出物沉積在未覆蓋光刻層36的種子層37上以形成所需的電鍍金屬層38 (參見圖4中e所示)，在此實施例中，該電鍍金屬層38可以是上述實施例的第二金屬層。也就是說，光刻層 36的具體形狀根據(jù)所要加工的電鍍金屬層38的具體結(jié)構(gòu)來確定。在電鍍結(jié)束后去除光刻層形成圖4中f 所示結(jié)構(gòu)，之后采用離子束蝕刻技術(shù)去除未被電鍍金屬層覆蓋的種子層，形成圖4中g(shù)所示的結(jié)構(gòu)。然后，按照上述方法，在第一絕緣基板背離上述電鍍金屬層的一側(cè)電鍍一層第一金屬層39 (參見圖4中h所示)，第一金屬層39的具體成型過程參見上述描7述，這里不再贅述。再然后，在第二金屬層，也即電鍍金屬層38的上部設(shè)置與第一絕緣基板結(jié)構(gòu)相同的第二絕緣基板，并在第二絕緣基板背離第二金屬層的一側(cè)電鍍一層第三金屬層 40 (參見圖4中i所示)，第三金屬層40的成型方法與第二金屬層的成型方法相同，具體參見第二金屬層的成型方法，這里不再贅述。
需要指出的是，第二金屬層的中部寬度小于端部的寬度，在第二金屬層的中部形成由兩側(cè)向內(nèi)凹陷的凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有邊沿金屬層，且述邊沿金屬層與第二金屬層之間具有間隙。而第一金屬層及第三金屬層的形狀為腰形，且，第一金屬層的長度小于第三金屬層的長度。
最后應(yīng)說明的是以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶狀線核磁共振檢測器件，其特征在于，包括順次疊置的第一金屬層、第一絕緣基板、第二金屬層、第二絕緣基板及第三金屬層；所述第一金屬層、所述第一絕緣基板、所述第二金屬層、所述第二絕緣基板及所述第三金屬層均為帶狀結(jié)構(gòu)，且長度延伸方向一致；所述第一絕緣基板中具有第一流道，所述第一流道沿所述第一絕緣基板的長度方向延伸，且貫通所述第一絕緣基板；所述第二絕緣基板中具有第二流道，所述第二流道沿所述第二絕緣基板的長度方向延伸，且貫通所述第二絕緣基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其特征在于，所述第二金屬層的中部寬度小于端部的寬度，在所述第二金屬層的中部形成由兩側(cè)向內(nèi)凹陷的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其特征在于，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有邊沿金屬層，且所述邊沿金屬層與所述第二金屬層之間具有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其特征在于，所述凹槽和所述邊沿金屬層的形狀均為梯形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其特征在于，所述第一金屬層的長度小于所述第三金屬層的長度，且所述第一金屬層的長度及所述第二金屬層的長度均小于所述第二金屬層的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的帶狀線核磁共振檢測器件，其特征在于，所述第一流道及所述第二流道均為腰型孔。
7.一種帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其特征在于，包括以下步驟步驟100 :在絕緣基板的其中一個側(cè)面上蝕刻凹槽；步驟200 :將步驟100中蝕刻凹槽后的兩個所述絕緣基板對扣粘接在一起構(gòu)成第一絕緣基板，且使兩個所述絕緣基板上的所述凹槽相向設(shè)置，圍成一條流道；步驟300 :在所述第一絕緣基板相背的兩個側(cè)面中的一個側(cè)面上電鍍第一金屬層，在另一個側(cè)面上電鍍第二金屬層；步驟400 :在所述第二金屬層上設(shè)置一塊與所述第一絕緣基板結(jié)構(gòu)相同的第二絕緣基板，且在所述第二絕緣基板背離所述第一金屬層的側(cè)面電鍍第三金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其特征在于，步驟100 具體為在所述絕緣基板的其中一個側(cè)面濺射金-鉻鍍膜，采用光刻蝕方式在所述金-鉻鍍膜中刻蝕一條縫隙，所述縫隙將所述金-鉻鍍膜分割為兩個獨立的部分，在所述縫隙中注入氫氟酸對所述絕緣基板進行各向同性刻蝕來形成所述凹槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其特征在于，步驟200 中，兩個所述絕緣基板對扣粘接的溫度在550° -590°之間，粘接時間在50-70分鐘之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的帶狀線核磁共振檢測器件的加工方法，其特征在于， 所述第二金屬層的中部寬度小于端部的寬度，在所述第二金屬層的中部形成由兩側(cè)向內(nèi)凹陷的凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置有邊沿金屬層，且所述邊沿金屬層與所述第二金屬層之間具有間隙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶狀線核磁共振檢測器件及其加工方法，其中，器件包括順次疊置的第一金屬層、第一絕緣基板、第二金屬層、第二絕緣基板及第三金屬層；第一絕緣基板中具有第一流道，第一流道沿第一絕緣基板的長度方向延伸，且貫通第一絕緣基板；第二絕緣基板中具有第二流道，第二流道沿第二絕緣基板的長度方向延伸，且貫通第二絕緣基板。采用上述方案的器件結(jié)構(gòu)簡單，以第一絕緣基板及第二絕緣基板將第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層相隔離，有利于提高該檢測器件工作時產(chǎn)生的射頻場的均勻性。還有，采用第一金屬層、第二金屬層及第三金屬層作為導(dǎo)體，提高了工作時電流分布的均勻性，避免了產(chǎn)生渦流，提高了射頻激發(fā)效率。
文檔編號G01R33/34GK102540117SQ20111044254
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者吳保松, 安天琳, 李曉南, 肖立志, 郭葆鑫 申請人:中國石油大學(xué)(北京)