| Abstract | 第5-6页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| CONTENTS | 第9-12页 |
| 目录 | 第12-16页 |
| List of figures | 第16-22页 |
| List of tables | 第22-23页 |
| List of symbols and abbreviations | 第23-27页 |
| 1 Introduction | 第27-58页 |
| 1.1 Electrospray ionization(ESI) | 第27-32页 |
| 1.1.1 Mechanism of the ESI | 第27-30页 |
| 1.1.2 The fundamental process of ion formation | 第30-31页 |
| 1.1.3 Electric current carried by the jet stream | 第31-32页 |
| 1.2 Nanoelectrospray ionization(nano-ESI) | 第32-34页 |
| 1.2.1 Nano-ESI operation | 第32-33页 |
| 1.2.2 Application area | 第33-34页 |
| 1.3 Electrospray emitters | 第34-40页 |
| 1.3.1 Glass and fused silica emitters | 第34-35页 |
| 1.3.2 Micromachined polymer electrospray emitters | 第35-36页 |
| 1.3.3 Micromachined silicon-based electrospray emitters | 第36页 |
| 1.3.4 Emitters for pico-ESI and controlled sample deposition | 第36-40页 |
| 1.4 Mass spectrometry | 第40-45页 |
| 1.4.1 Overview of mass spectrometry | 第40-41页 |
| 1.4.2 Miniaturization of mass spectrometry | 第41-45页 |
| 1.4.3 Limitations in ESI-MS | 第45页 |
| 1.5 Ion transmission in ESI-MS | 第45-56页 |
| 1.5.1 Electrostatic focusing | 第47-48页 |
| 1.5.2 Electrodynamic focusing | 第48-54页 |
| 1.5.3 Aerodynamic focusing | 第54-56页 |
| 1.6 Research objectives | 第56页 |
| 1.7 Thesis organization and overview | 第56-58页 |
| 2 Microfabrication of a multilayer SU-8 focusing electrode | 第58-69页 |
| 2.1 Introduction | 第58-59页 |
| 2.2 Design and simulation | 第59-62页 |
| 2.3 Fabrication | 第62-64页 |
| 2.4 Results and discussion | 第64-67页 |
| 2.4.1 The shape of the multilayer SU-8 structure | 第64页 |
| 2.4.2 Cracks removal | 第64-65页 |
| 2.4.3 Device evaluation | 第65-67页 |
| 2.5 Summary | 第67-69页 |
| 3 Design, simulation, and fabrication of a MEMS-based air amplifier | 第69-85页 |
| 3.1 Introduction | 第69页 |
| 3.2 Design | 第69-70页 |
| 3.3 Simulation | 第70-72页 |
| 3.3.1 2D air amplifier simulation | 第70-71页 |
| 3.3.2 3D air amplifier simulation | 第71-72页 |
| 3.4 Fabrication | 第72-76页 |
| 3.4.1 SU-8 mold micromachining | 第73-74页 |
| 3.4.2 PDMS molding process | 第74-75页 |
| 3.4.3 Glass-PDMS bonding | 第75-76页 |
| 3.5 Experiment setup | 第76-77页 |
| 3.6 Results and Discussion | 第77-80页 |
| 3.6.1 Probe position and the nitrogen pressure | 第77-78页 |
| 3.6.2 ES emitter offset | 第78-79页 |
| 3.6.3 Sample solution flow rate | 第79-80页 |
| 3.7 Design and fabrication of pico-ESI | 第80-84页 |
| 3.7.1 Introduction | 第80页 |
| 3.7.2 Silicon-based out-of-plane emitter array | 第80-82页 |
| 3.7.3 Polymer-based in-plane emitter array | 第82-84页 |
| 3.8 Summary | 第84-85页 |
| 4 Design, simulation and evaluation of improved air amplifier incorporating an ionfunnel for nano-ESI MS | 第85-105页 |
| 4.1 Introduction | 第85页 |
| 4.2 Experimental section | 第85-90页 |
| 4.2.1 Device structure and fabrication | 第85-87页 |
| 4.2.2 Materials | 第87页 |
| 4.2.3 Mass spectrometer and data acquisition | 第87-89页 |
| 4.2.4 Experimental Setup | 第89-90页 |
| 4.3 Numerical simulations | 第90-95页 |
| 4.3.1 CFD | 第91-92页 |
| 4.3.2 DC and RF electric fields | 第92-93页 |
| 4.3.3 Collision model | 第93-95页 |
| 4.4 Results and discussion | 第95-103页 |
| 4.4.1 Computer simulations | 第95-100页 |
| 4.4.2 Experiments with DC-only potentials applied to the ion funnel | 第100-101页 |
| 4.4.3 Experiments with DC and RF potentials applied to the ion funnel | 第101-103页 |
| 4.5 Summary | 第103-105页 |
| 5 Design,optimization and numerical simulation of a second prototype of the airamplifier | 第105-129页 |
| 5.1 Introduction | 第105-107页 |
| 5.2 Computational methods | 第107-110页 |
| 5.2.1 Flow field calculation | 第108-109页 |
| 5.2.2 Electric field calculation | 第109页 |
| 5.2.3 Ion trajectory calculations | 第109-110页 |
| 5.3 Results and discussion | 第110-121页 |
| 5.3.1 Computational model | 第110-111页 |
| 5.3.2 Taguchi design of experiment optimization | 第111-113页 |
| 5.3.3 CFD calculations | 第113-115页 |
| 5.3.4 Electric potential calculations | 第115-116页 |
| 5.3.5 Ion trajectory calculations | 第116-121页 |
| 5.4 Experimental | 第121-127页 |
| 5.4.1 Device structure and fabrication | 第121-122页 |
| 5.4.2 Preliminary experimental measurements of the pressure profiles | 第122-127页 |
| 5.5 Summary | 第127-129页 |
| 6 Conclusions and recommendations for future work | 第129-133页 |
| Abstract of Innovation Points | 第133-134页 |
| References | 第134-146页 |
| Appendix A Fluent source code implementaion | 第146-152页 |
| Appendix B Taguchi designs(orthogonal arrays) and the response tables for the 2nditeration of the air amplifier | 第152-155页 |
| Published Academic Papers during PhD Period | 第155-157页 |
| Acknowledgements | 第157-158页 |
| About the Author | 第158-160页 |
