利用螢光感測分子技術進行微管道內溫度及速場同步量測

Simultaneous measurement of velocity and temperature profile in microchannel flow using molecule based sensors

陳穎農

指導教授 ： 劉通敏 ； 黃智永

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2014.00216

摘要

本研究主旨為整合微分子螢光溫度量測技術(TSP)與微粒子影像測速技術(μ-PIV)並利用既有之μ-PIV設備建立微尺度下之溫度及速度同步量測系統，以簡化同步量測的實驗架設複雜度，解決微尺度熱傳研究中速度與溫度分別量測所造成之實驗誤差問題。為建立同步量測技術中的溫度量測方法，本研究擇定以螢光分子EuTTA來建立微尺度下的螢光衰變校正的溫度量測技術Lifetime-based TSP。實驗中利用像素合併、提升溫度螢光溶液濃度、增加激發光源驅動功率之方式增加實驗中由CCD相機所擷取之螢光影像亮度，實現以量測衰變時間來偵測溫度的技術。
為避免研究微流體熱傳之軸向熱傳效應，本研究以微製程方式製作微型加熱器，並將該微型加熱器裝置於微直管道中，以所開發的同步量測技術取得PDMS微矩形流道在單面定熱通量的加熱方式之下乙醇溶液溫度及速度場，藉此驗證本技術之可行性。於微尺度下本技術可經由CCD相機擷取流場中包含螢光粒子亮點的螢光影像同步成功量測微流道內之溫度及速度場之分布，且由所取得液體軸向溫度分布圖可證明微型加熱器可成功解決軸向熱傳之問題。
於本研究中所開發的同步量測系統僅需使用一台CCD相機即可量測微流道中之溫度與速度場，本技術於25℃至40℃間螢光感測溶液之靈敏度為5.06 μs/℃，空間解析度則可達5.38 μm/pixel。

關鍵字

微粒子影像測速技術 ； 溫度螢光感測分子 ； 同步量測 ； 衰變時間

並列摘要

無資料

並列關鍵字

PIV ； TSP ； Simultaneous measurement ； Lifetime

參考文獻

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