Page 15 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 金士杰等： 微流控芯片流道特征超声 C 扫描分析 1125

50000 10 MHz 探头为例，图4给出了有无微流控芯片时采
集的超声A扫描信号。其中，W 0 为微流控芯片的上
200 200 表面回波，W 1 为微流控芯片的底面回波，即后续 C
20000 扫描成像的关注信号；W 2 为无微流控芯片时的水

槽底面垫板的上表面反射回波，W 3 为水槽底面垫
板的下表面反射回波。对比可见，当在调平装置上
放置微流控芯片实施 C 扫描成像时，来自水槽底面
的反射波因多界面衰减而难以捕捉。此外，利用脉
冲反射回波法可以测量得到试样 1 与试样 2 的平均
声速分别约为1300.7 m/s 与1070.4 m/s。

(a) តನ1
50000
80
150 (a) 15 MHz (b) 10 MHz
20000 300

(c) 5 MHz
图 3 不同频率聚焦探头
Fig. 3 Focusing probes with different frequencies

4
௄ᔇྟ
(b) តನ2 దᔇྟ W 2

2
图 2 微流控芯片试样及流道示意图 (单位：µm) W 1
W 0 W 3
Fig. 2 Microfluidic chips and schematic diagrams
ࣨϙ/mV
of channels (Unit: µm) 0

表 1 微流控芯片各部分平均厚度
-2
Table 1 Average thickness of each part in
microfluidic chips
-4
(单位：mm) 40 50 60 70
௑ᫎ/µs
芯片 PDMS 层 有机玻璃层
图 4 10 MHz 检测频率时有无微流控芯片的超声 A 扫
试样 1 6.27 5.03 1.24
描信号
试样 2 5.28 4.41 1.14
Fig. 4 Ultrasonic A-scan signals with and without mi-
crofluidic chip at the detection frequency of 10 MHz
在此基础上，使用水浸超声 C 扫描检测系统，
以及 15 MHz、10 MHz 和 5 MHz 脉冲水浸聚焦探
3 实验结果及分析
头 (图 3)，进行超声信号发射和接收，并执行 C 扫
描检测，3 个探头的焦距分别为 54 mm、36 mm 和 超声 C 扫描结果与探头类型、扫描步进等检测
64 mm。调整探头到微流控芯片的垂直距离，使 参数直接相关。基于此，本文对比不同检测参数下
之处于焦点处，此时回波幅值最高。以中心频率 的微流控芯片C扫描图像，并分析流道表征结果。