文章编号10042924X(2010)0721605208注射成型微流控芯片微沟槽成型质量的无损检测祝铁丽,周亮,刘永云(大连理工大学模具研究所,辽宁大连116023)摘要:针对注射成型的微流控芯片具有微沟槽深度成型质量好,宽度成型质量较差,而且各处微沟槽的宽度成型质量不均衡的特点,利用Matlab软件的图像处理工具箱开发了微流控芯片微沟槽显微平面图片的图像处理系统,实现了利用常用的光学显微镜对微沟槽的成型质量进行无损检测。引入人工干涉来进行高效图像去噪处理。根据提取的微结构轮廓点进行了微沟槽轮廓的曲线拟合,测量了微沟槽的开口宽度和底部宽度。对由微流控芯片微沟槽显微平面图片所得到的测量结果与由对微流控芯片进行切片检测所得到的测量结果进行比较,结果显示,两种方法得到的微沟槽开口宽度相差约4%,槽底部宽度相差约3%,说明微沟槽显微平面图片的测量结果能够满足注射成型工艺研究中微流控芯片微结构成型质量检测的要求。关键词:注射成型;微流控芯片;微沟槽;图像处理;无损检测中图分类号:TQ317.3;TP391.41文献标识码:Adoi:10.3788/OPE.20101807.1605Non2destructivetestingformicrogroovesofinjectionmoldedmicro2fluidicZHUTie2li,ZHOULiang,LIUYong2yun(InstituteofMold&Die,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023,China)Abstract:Injectionmoldedmicro2fluidicchipsarecharacterizedbythattheirmicrogroovesshowper2fectimagingqualityinheightbutnotsatisfactoryinwidth,meanwhilethechipcannotremaintheuni2formqualityforthewidthofmicrogrooveeverywhere.Therefore,thispaperproposesanimagepro2cessingsystembasedonMatlabtoprocessthemicroflatphotoofthemicrogrooveofaninjectionmoldedmicro2fluidicchipandtocompletethenon2destructivetestingforthemicrogroove.Inimageprocessing,theartificialinterferenceisintroducedtoeliminatetheimagenoiseeffectivelyandthepro2filepointextractedformthephotoareusedtofittheprofilelinesofthegroove.Then,theopeningwidthandbottomwidthofthemicrogroovearemeasured.Measureddataofmicrochannelwidthsfromthemicroflatphotosarecomparedwiththosedataobtainedfromcross2sectionalphotosofmicro2channelslices.Resultsindicatethatthedifferencesbetweenthetwomeasuringwaysarelessthan4%fortheopeningwidthandlessthan3%forthebottomwidth,respectivel收稿日期:2009209215;修订日期:2009211226.基金项目“:十一五”国家科技支撑计划资助项目(No.2006BAF04B13)光学精密工程第18卷1606micro2fluidicchipsformeasurementofmoldedqualityininjectionmolding.Keywords:injectionmolding;micro2fluidicchip;testingmicrogroove;imageprocessing;non2destructive微流控芯片具有微沟槽深度成型质量好、宽度成型质量较差的特点,基于Matlab软件开发了微流控芯片微沟槽显微平面图片的图像处理系统,从而可以利用常用的光学平面显微镜对微流控芯片的微沟槽成型质量进行快速、全面的无损检测。1引言微流控芯片是一种采用微细加工技术在数平方厘米的面积上制作出微沟道网络结构以实现集样品制备、进样、分离、检测于一体的高效、低耗微型分析系统[122]。聚合物微流控芯片的制备方法主要有热压成型[326]和注射成型[7210]两种。热压成型的微流控芯片由于其各处的成型条件相同,所以各处微沟槽的成型质量相同,只要在微流控芯片的某个位置进行剖切并检测此位置处的微沟槽横截面,即可完成对微流控芯片微结构成型质量的检测,但是热压成型微流控芯片的生产周期较长,约5～10min;而注射成型的微流控芯片生产周期非常短,约40～60s,非常有利于批量生产,所以微流控芯片的注射成型已成为当前的研究热点。注射成型的微流控芯片的微沟槽通常在深度上成型质量较好,但在宽度上成型质量却较差,尤其是塑料熔体的表面张力以及高粘度引起的塑料熔体在模具微凸起根部的滞流,会使微沟槽的开口处出现圆角,而不是复制出模具微凸起根部的直角,这是注射成型微流控芯片的主要问题。此外,注射成型的微流控芯片由于各处的成型条件不尽相同,因此微沟槽宽度各处的成型情况并...