μ-PIV技術的發展及其在微流體研究上的應用

Abstract

本研究之主要目的便是發展一套可量測微流道內全域之瞬時流場的量測設備：微粒子顯像測速儀（Micro Particle Image Velocimeter）。研究主要分兩階段，第一階段是將基礎粒子顯像測速儀(PIV)的功能延伸至微觀領域之中，建立一套微粒子顯像測速儀系統(Micro-PIV)，以量測微觀流場之瞬時流速、流場及其要之性質，第二階段在比較、驗證實驗設備量測之準確性，並應用於微流場的觀察與量測。研究的實驗方法，是利用粒子顯像測速儀加上顯微鏡物鏡鏡頭組(objective lens)，配合全域照亮法(volume illumination)將欲觀測之微流道全域照亮後，由顯微鏡物鏡鏡頭之景深長度(depth of focal length)控制觀測面之厚度(depth of measuring plane)，最後再利用軟體計算分析出其流場的狀況。

研究主要的討論可分為兩大部分，第一部分先討論所建立之微粒子顯像測速儀，其中包括：(1)量測加上顯微物鏡物鏡鏡頭後所得到的放大倍率及景深長度；(2)以微粒子顯像測速儀量測微觀流場、最佳化量測參數，並討論誤差之影響，驗證微粒子顯像速測儀之準確性。而第二部分本研究將針對各種微小流場進行觀察與量測，討論所得到的結果，期望可以建立出micro-PIV量測之分析方法與步驟，並可以分析任何微小流場流體的速度向量分布，未來更希望能將micro-PIV量測系統應用在更多微流體流場的觀察與量測。

文章的內容主要分成四個章節，第一章除了介紹微粒子顯像測速儀的發展和相關研究外也說明了本研究的動機及目的。第二章則是細說本研究所使用的實驗方法及原理。第三章的內容是針對研究所得的結果做了一些討論，並在最後一個章節條列說明此研究未來的展望。