Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Методи с използване на сензори на конзолна основа

<== предишна статия | следващата статия ==>

AFM

Широк клас устройства, базирани на AFM, са безконтактни сензори,

сходни с микро / нано-електромеханични системи (M / NEMS),

прототипът на който може да се счита за сензори за напрежение на металната повърхност

филми, описани за първи път от Стоуни през 1909 г. [5]. MEMS са преобразуватели

приносът на външните мултифакторни ефекти към механичния отговор, фундаментално

на базата на механично движение и деформация на пръти или мембрани от различни

форми [6]. Чрез намаляване на собственото си тегло и твърдост на дизайна на MEMS

притежават висока чувствителност. [124]. Външен вид на микроскопия с атомна сила

значително стимулира развитието на микромеханични сензори и превежда проблема

MEMS в категорията на по-сериозно и професионално развитие. С опит в развитието

технологии на MEMS на много изследователи, работещи в областта на атомната енергия

микроскопия, стана интуитивно ясно, че конзолата не може да се използва

не само като повърхностен профилометър, но и като високочувствителен сензор за

измервания на различни физико-химични ефекти от външната среда.

Компонентите на всеки химически биохимичен анализатор са

рецептора, който взаимодейства с определеното вещество и детектор (физически

конвертор). Потокът от химична реакция с включен реагент

повърхността на рецептора, е придружена от промяна в нейното физическо и физическо състояние

химични свойства (оптични, електрически, акустични свойства и dt.), както и

маса и освобождаване или поглъщане на топлина и радиация. Конверторът отговаря

тези промени и ги превръща в големината на аналитичния сигнал, който

могат да бъдат представени като цифрови данни за съдържанието на аналита

[7]. В момента на базата на конзоли са създадени много сензори, които имат

По принцип два принципа за записване на сигнал, идващ от рецепторния слой:

първата от тях се свежда до измерване на резонансната честота на системата, а втората към

определяне на неговите механични деформации (фиг. 1.4).

Фиг. 1.4. Основните режими на работа на микрокантилевър сензори.

Отместването на естествената честота на осцилиращата механична система може

възникват в резултат на промени в пространствените му размери, дължащи се на отопление или

промени в модула на младостта на сетивния слой, което води до промяна в коравината на сензора

цяло [8,18]. Това води до увеличаване или намаляване на собствената маса на осцилатора

компенсира резонансна честота. Този тип резонансни конзолни сензори

е най-често срещаната. Може да възникне промяна в масата на системата

чрез адхезия или химична сорбция (десорбция) на изпитваното вещество върху повърхността

(от повърхността) на сензора [8-10,87,93,111,112]. За измерване на масата са избрани

специални конзоли, които ви позволяват да получите високочестотен отговор към външен

сигнал за възбуждане за осигуряване на по-голяма точност при измерване на масата.

Минималната маса δМ, която може да бъде измерена с конзола, се изразява

както следва [124]:

От израза (1) за

ограничение на чувствителността, следва, че за да се намали δM, се увеличава

динамичен обхват (минимизиране на вътрешния шум на системата), разширяване

работна честотна лента Δf и увеличение на чувствителността, т.е. увеличаване на работата

честота на резонатора и намаляване на нейната маса.

Ако приемем, че амплитудата на конзолната осцилация е много по-малка от

на дължина l, след това, с помощта на приближението на хармоничния осцилатор, собствената честота

където ρ, E са съответно плътността и модула на Young на конзолния материал, t е дебелината

конзолни. Промяната в масата може да бъде представена, както следва:

където f0 и f са честотите на конзолата преди и след прибавянето на масата към неговата нефиксирана

В края k е твърдостта на конзолата.

Факторите за външно разсейване влияят на честотата на амплитудата

характеристики на системата [11,124]. Тези фактори могат да включват влага и

среден вискозитет [8,14,19], температурни измествания и ефекти, свързани с процесите

сорбция / десорбция на аналита върху повърхността на сензора. Затова е важно

предизвикателството при разработването на чувствителни сензори за маса е да се гарантира стабилност

разсейващи характеристики на околната среда и отсъствие на температурни градиенти

[6124].

В микрокантилевера могат да се инициират деформационни системи

действието на външни електростатични, магнитни и гравитационни полета,

имат сила върху рецепторния слой на сензора. Идея за творението

Тези сензори бяха причинени от желанието да се повиши тяхната чувствителност

въвеждане на допълнителни външни източници на енергия: магнитни домени, заряди,

елементите на масата, включени в структурата на сензорния слой като етикети [27],

които също се използват в други методи, като радиоимуноанализ

(RIA) [28] и ензимен имуноанализ (ELISA) [23]. С малко количество

Прикачените към тях прикрепени към тях маркери се подобряват, а в някои случаи и

директно генерира свързващ сигнал, като по този начин увеличава прага

метод на чувствителност [27].

Един от първите сензори, които имат подобие на модерен конзола, която

през 1925 г. Тимошенко [12] е описан като биметален прът, състоящ се от

две метални плочи, свързани заедно с различни коефициенти

термично разширение. Такива кантилевери са използвани за първи път през 1994г

качествени термометри за изследване на топлинните ефекти по време на

каталитичната реакция на Н2 и О2 в слой вода, образувана върху Pt филм, напръскан

конзола, с точност на промяна на температурата до 10-5K [4]. Трябва да се отбележи, че в

В този случай се причинява огъване на плочата, пропорционално на топлинния добив на реакцията

биморфен ефект при свързани Pt и Si слоеве, който сега е широко разпространен

използва се при сканиране на термични микроскопични методи за получаване на карти

локално разпределение на топлината в работещи интегрални схеми [50] и в

различни сензори за топлинно излъчване [51, 85].

Величината на температурната деформация в правоъгълна биморфна система

конзолата се изразява в следната форма [6]:

където α1, α2, λ1, λ2, Е1, Е2 - температурни коефициенти на разширение, топлопроводимост и

Модулът Юнг на материалите на двуслоен сензор съответно t1 и t2 са дебелини

сензорните слоеве l и w са дължината и ширината на конзолата, съответно, Т е промяната

температура.

Значително разпространение в съвременните биосензорни приложения

получени сензори, в които като материал, иницииращото напрежение в

конзолни, изпъкнали адсорбирани вещества с ниско молекулно тегло (фиг. 1.5)

[31,33,34,57-59,64,70,75-77,79,82,97,102,106], молекулни комплекси [78-79], антитела

[87-92], ензими [83, 84], ДНК [93-100], аптамери [105], протеини [80] или набъбване

полимерни филми [6,29,30,32,66-67,82,107-110].

Фиг. 1.5. Архитектурата на силовия имунохимичен сензор за микрокантилевер.

Условието за правилната работа на силовия микрокантилевер сензор е

специфичността на една от нейните повърхности спрямо изследваното сорбирано вещество [6].

Такъв сензор има една специфична равнина на сорбат, а другата

остава инертен към него (фиг. 1.5). Повърхностни сили в молекулярните филми върху

твърдите субстрати могат да бъдат причинени от електростатично взаимодействие

отделни молекули [34,76-77,64] или техните комплекси [78, 106]. Промяна безплатно

енергия [34], свързана с процеса на адсорбция на молекули от едната страна на конзолата,

се изразява чрез формулата на Chatelworth [6]:

където σ е повърхностното напрежение на филма, γ е свободната енергия на повърхността, ε -

коефициент на промяна на повърхността /A / A. Като се имат предвид малките деформации

лъчи по отношение на неговите линейни размери, приносът на повърхностното напрежение може да бъде

пренебрегване, тогава промяната в свободната енергия е идентична с величината на повърхността

напрежение [11]. Повърхностни сили в рецепторните слоеве, състоящи се от

Съединенията с ниско молекулно тегло могат също така да се дължат на химично или

водородни връзки [55,67], ултравиолетово [53] и термично [35,52] излъчване. Най-

в случай на биополимерни рецепторни слоеве, сложността на повърхностните ефекти

увеличава и изисква подробни изследвания [92].

В резултат на промени в повърхностния слой на сензорната енергия γ в него

Възникват сили на свръхналягане или повърхностно напрежение. В тази връзка,

посоката на прегъване на конзолата в микромеханичните анализатори е

е от съществено значение, тъй като характеризира множеството от доминиращи

енергийното състояние на системата като цяло.

Отношението на повърхностното напрежение с размера на изместване на края на конзолата,

които имат формата на дълга правоъгълна греда, се изразява чрез връзката Стони [5]:

където Δσ е разликата в силите на повърхностното напрежение между горната равнина на конзолата с

рецепторно покритие и дъното без специфично покритие, l и t - дължината и дебелината

правоъгълна конзола, съответно ν и E - коефициент на Поасон и модул

Материалът на Young на конзолата съответно Δz е размерът на отклонението на конзолата.

Формула (6), която следва от елементарни съображения, ни позволява да получим

количествено определяне на величината на напреженията в сензорния слой, разположен върху

повърхностен конзолен.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Пространствени характеристики

Зееманов ефект

Обяснение на понятията за екситон и поляритон

Устройството и принципът на работа на ACM

Конзолни сензори, базирани на системи с високо молекулно тегло и биополимери

Електронно-оптични устройства

Соматовисерна сензорна система. Соматовисерна система.

Потенциометричен анализатор

Явления на интерференция и дифракция при движение на частиците

Разполагане на устройства

Трансформация на енергията на стимула в рецепторите. Потенциал на рецептора. Абсолютен праг. Продължителност на усещането. Адаптация на рецептора.

ОСНОВНИ ВИДОВЕ АКУСТИЧНИ ЕЛЕКТРОННИ УСТРОЙСТВА Линии на закъснение

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 1879

11.45.9.55 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .