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基于元胞自动机算法的三维玻璃微流控芯片湿法刻蚀模拟研究 摘要：以二维动态元胞自动机理论为基础，提出一种针对玻璃各向同性刻蚀特性的三维动态元胞自动机（Cellular automata）算法。利用创建刻蚀链表的方式代替传统的元胞有哪些信誉好的足球投注网站，提高了算法效率，并通过改进元胞信息的存储方式，使得三维元胞阵列得以存储于二维矩阵中。最后利用OpenGL技术对刻蚀结果进行三维成像。本文在个人计算机上实现了较高分辨率（4000×4000像素）的三维刻蚀模拟与显示。通过对比玻璃刻蚀的实验结果和前人的研究评估模型，模拟结果完全能够实现对刻蚀结果的预测。本文的研究表明：建立的三维元胞自动机算法可以有效地应用于玻璃刻蚀过程的模拟。 关键字：玻璃芯片，湿法刻蚀，元胞自动机，OpenGL三维成像，计算机模拟 Simulation on 3-D Glass Isotropic Chemical Etching Process for microfludic chip Based on Cellular Automata Model Abstract(：For Isotropic chemical etching properties of glass, an algorithm based on improved continuous cellular automata (CA) model is produced, which develops the traditional CA model. It can be used for wet etching of glass in three-dimensional (3-D) space. To improve the efficiency of algorithm, structure with linked list data is used to store etched cell. With the improvement of the storage mode, a 3-D cellular matrix can be stored in 2-D Array. The result of simulation is displayed with OpenGl 3-D technology. The glass etching simulation program based on common personal computer platforms has been realized with high resolution（4000×4000）visualizing results in 3-D space. The results of etching experiments are used as comparison to assess the implementations, which show that the model is able to forecast the result of etching glass. This study shows that 3-D CA model is an effective solution to the glass etching process task. Key Words: glass chip; wet etching; cellular automata; OpenGL; computer simulation 引言 1994年O.Than等人成功地将CA算法应用于硅晶体的各向异性刻蚀仿真[1]。经Zhenjun Zhu等人的改进[2]，该模拟算法已较为成熟。随着微细加工技术的发展，90年代初，玻璃芯片的出现弥补了硅芯片光电特性不足，且由于其廉价的成本，十多年来玻璃微流控芯片的研究得到重视，已经被广泛应用于电泳和色谱分离[3]。由于玻璃为非晶体，相比于硅晶体各项异性的刻蚀过程，玻璃的刻蚀速率各向相等，且O.Than等人提出的刻蚀模型仅适用于分子结构排列整齐的晶体。1995年Karafyllidis I等人建立了基于元胞自动机算法的光刻胶刻蚀模型[4]，2005周再发等人对其进行改进，建立了二维动态元胞自动机刻蚀模型[5]，该模型不同于晶体硅的刻蚀模型，并没有将原子作为元胞单元，而是将被刻蚀工件细分为元胞，因此该模型便可以适用于非晶体材料的刻蚀模拟。但由于模型的限制，算法仅实现了对二维刻蚀过程的模拟。 针对玻璃各向同性的刻蚀过程，本文在较成熟的二维动态元胞自动机算法的基础上，建立一套完整的三维动态元胞自动机各向同性刻蚀模型。由于采用了动态分配内存等优化技术，节约了可观的内存空间；结合链表存储刻蚀表面等优化方法，大大地提高了模