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

Архитектура на конзолни сензори и конзолни системи за наблюдение на положението

<== предишна статия | следващата статия ==>

Важен елемент на конзолните преобразуватели, определящи технически

характеристики на аналитичните системи, е схема за измерване на деформациите на конзоли.

Ако отразяващата повърхност на конзолата е не по-малка от 1,1 μm2, тогава се определя

степента на деформация е възможно да се използва разширената оптична схема,

налични в повечето атомни микроскопи и функционално съставени от

лазер, чийто лъч е насочен към отразяващата повърхност на конзолата, и. \ t

позиционен четирисегментен фотодиод, който получава лазерен лъч,

отразено от конзолата (фиг. 1.6.).

Фиг. 1.6. Схематична схема на оптичната система за наблюдение

позиция на конзолата (ляво), микроскоп с атомна сила

FemtoScan с лазерно-оптична система за запис на сигнали

(вдясно) [169].

Оптичната ___________ система е доста проста и най-ефективна за

повечето сензорни устройства, тъй като ви позволява да определите изместването на конзолата

до 10-4 Ǻ [6]. Нормализиран електрически вертикален сигнал за отместване

отразеният лазерен лъч, създаден от фотодиода, може да бъде записан като

където VA, VB, VC и VD са сигнали от всяка от четирите секции на фотодиода.

Като цяло, конзолата може да бъде нормална (вертикална)

деформация и усукване, усукване на лъча спрямо основната му ос.

Торсионни деформации са възможни по време на конзолното сканиране на повърхността.

проба върху AFM в режим на триене [24], в такива безконтактни сензорни системи

деформациите се използват изключително рядко [25, 125].

Въпреки неговото разпространение, оптичният метод има ограничения, така че

Що се отнася до този метод, прозрачността на околната среда е необходима и размерът на конзолата трябва

да бъде не по-малка от дължината на вълната на лазерния източник. В допълнение, честотната лента

пропускливостта на фотодетектора в повечето случаи не надвишава 1 MHz [6], което

усложнява използването му във връзка с високочестотния резонанс

конзоли. При работа с такива конзоли се прилага методът на модулация.

интензитет при използване на високоскоростен точков фотодетектор

частично припокриване на отразената светлина с непрозрачна половин равнина. метод

модулацията на интензитета ви позволява да увеличите честотата на четене до няколко

gigahertz [37].

Оптични методи за наблюдение на позицията на сондата

интерферометрични [26,72] и дифракционни [49] методи. В дифракционна система

четенето на конзолата има формата на сложна решетка, чиито деформации

дифракционната картина от светлината, преминаваща през конзолата, се променя.

За обработка на информацията, идваща едновременно от голям масив

конзоли (фиг. 1.12) е удобно да се използват цифрови матрици [56], видео информация

от които се обработва от софтуер.

Вътре са по-сложни схеми за контрол на щама

конзоли [38] (фиг. 1.7), отделен тип от които са конзоли с

вградени слоеве от пиезоелектрични елементи. Тези сензори са способни

прехвърля информация за степента на деформация под формата на електрически

сигнал. Piezocantilever е лъч от покритие от силициев нитрид

слой от ZnO [39] или пиезокерамика [40], от външната страна на който се напръскват електроди

отстраняване на потенциалната разлика, породена от пиезоелектричния ефект в резултат на деформации

конзолни.

Фиг. 1.7. Микрофотография на пиезо-конзола [38].

Да отбележим, че прототипът на пиезо-конзолата е кварцови резонатори,

притежаващи сходни пиезоелектрични свойства, които също се използват в

микроскопия с атомна сила [41]. Предимството на пиезо конзолите е

компактна система за отчитане и ниски загуби на топлина, което води до такова

конзоли се използват в нискотемпературна микроскопия. За техните недостатъци може

Носете направени електрически контакти, които не позволяват работа в проводими

среди. В допълнение, за да се постигне необходимата електрическа реакция, дебелината

piezolayer трябва, съизмерими с дебелината на гредата, което значително се отразява на

механични характеристики на конзоли. За да се постигне необходимото

електрически отговор, дебелината на пиезо-слоя трябва да бъде съизмерима с дебелината на гредата

значително влияе върху механичните характеристики на конзолите и в допълнение към това

трябва да работят в голям режим на амплитуда на огъване, който за сензорите се основава на

статични деформации, значително намалява чувствителността [6].

Понастоящем пиезорезистивните конзоли са обещаващи,

причинени от външни напрежения. При огъване на такава се появява конзола

промяна в проводимостта му [42]. По правило пиезорезистивният слой се състои от

силиций, легиран с борни йони [62], който се намира в определен район

конзолни греди, често по-близо до основата му.

Фиг. 1.8. Микрография на двойка

пиезорезистивни конзоли 2 и 3,

включени в Winston Bridge 1 и 4 -

съпротивления на мостове [43].

Пиезорезистивният кантилевер обикновено е включен в моста на Уинстън (фиг. 1.8).

Чувствителността към огъване на конзолата в тази система се записва като

където К е коефициент на съпротивление на пиезорезистивния силиций (K = 120) [43], l и. \ t

t е дължината и дебелината на конзолата, λ е дължината на резистора.

Предимството на пьезорезистивната конзолна система за контрол на положението

е неговата компактност. През последните две години във връзка с развитието на piezoresistive

конзола, която е едновременно отоплителна и чувствителна

елемент, методът на микротермогравиметричен анализ на вещество стана наличен, което

позволява изграждането на термограми с точност до 1 ng загуба на маса [44]. недостатък

piezoresistive система е, че съпротивлението на легиран слой в

до голяма степен зависи от температурата. Преминава през постоянен ток

пиезорезистивен слой, загрява го и при контакт с външната среда

Температурен градиент, водещ до отклонения и често неинтерпретиран

резултатите от [6].

Често се използват конзолни сензори в интегриран вид

чипове, произведени от допълнителен полупроводник от метален оксид

(CMOS) технология [45.68]. Проводящият конзолен нож е поставен до проводника.

така че между тях се образува микроскопична междина. Тази система

е плосък кондензатор, чийто капацитет зависи от най-малкия

преместванията на конзолата са обратно пропорционални на размера на процепа (фиг. 1.9).

Фиг. 1.8. Микрография на двойка

пиезорезистивни конзоли 2 и 3,

включени в Winston Bridge 1 и 4 -

съпротивления на мостове [43].

Системите за управление на капацитета на практика не налагат ограничения върху стойността

естествената честота на конзолата и може да работи на радиочестоти [6]. Недостатъкът

система е невъзможността да се работи в провеждане на среди, в допълнение, най-малката

промените в диелектричната константа на средата влияят на стойността на

сигнал за четене.

Силно чувствителен метод за откриване на поднамонарни премествания

е електронен тунелен метод (фиг. 1.10). Система за контрол на тунелите

ток по аналогия с капацитивен се състои от проводник и конзола, само в това

в случай, че размерът на пропастта между тях се запазва достатъчно малък в съответствие с

плътността на тунелния ток, която е валидна за сближаване на плоския

метални електроди и вакуумно тунелиране46:

където e е зарядът на електрони, h е константата на Planck, s е разстоянието на пробата-проба, Ut е разликата

потенциали в тунелния възел, k0 е константата на затихване на вълновите функции

електрони в контакт

m е масата на електроните, φ е ефективната височина на потенциалната бариера.

Фиг. 1.9. снимка

микрокапицитивна система

прочетете отклоненията

конзола направена от

CMOS технология [45].

Тъй като тунелният ток нараства експоненциално с намаляване на разликата между

конзола и проводник, такава система за контролиране на механичните деформации [48]

ви позволява да измерите изместването на конзолата до стойности от 10-3Ǻ. когато деформации

конзолата с голям 1 nm тунелен ефект изчезва и системата за наблюдение спира

да работи. Следователно, методът за тунелен контрол има общи за всички ограничения

електромеханични методи, които изискват поток да преминава през елемент

механичен преобразувател.

В конзолни системи, предназначени за измерване на статично напрежение

деформации в допълнение към полезните сигнали, шумове и отклонения

нестабилността на физическите параметри на средата, в която се намира сензорът, като например

температура, оптична плътност, рН, хидродинамични колебания и др

високо стабилни системи за измерване могат да използват такава

микромеханичен сензор [55]. За бързо подаване на вещество към повърхността на сензора

Конзолата обикновено се поставя в микрофлуидна система, която

характеризиращи се със значителни колебания в налягането и температурата,

пречи на аналитичния сигнал и го прави неподходящ за

по-нататъшно тълкуване. В такива системи използвайте комбинирана двойка конзоли,

разположени един до друг [43,92]. Един от тях действа като

контрол, който отразява промените във физическите условия по време на цикъла

измерванията (фиг. 1.7), а другият измерва полезния сигнал в фоновия шум [6]. В същото време

изважда разликата между сигналите, идващи от контрола и сензора

конзоли. Това подчертава полезния сигнал.

Да разшири функционалността и производителността на микрокантилевера

системи използват едномерни и двуизмерни масиви на конзоли. химически

Фиг. 1.10. фотомикрография

конзолен с тунел

система за контрол

отклонения [47]

между два електрода

(източник и източване).

сензори, базирани на няколко конзоли, имат свойствата на човешкия нос, в

който има няколко рецептора. Такива конзоли са модифицирани

различни вещества с ниско молекулно тегло или биополимерни филми,

да произвеждат свой собствен отговор на промените във физикохимичните свойства на средата.

Фигура 1.11 показва масив от осем конзоли, направени в

IBM изследователска лаборатория [63] за създаване на изкуствен нос.

Фиг. 1.11. Поредица от осем силиция

конзоли, използвани за допир

приложения [63].

Необходими са изследвания върху някои реакции върху повърхността на конзолата

възпроизводимост и статистически анализ. Провеждане на тестове с висока производителност

ген анализ на базата на ДНК хибридизация на повърхността на конзоли

демонстрирани от Min Yu и .dr. [56] върху двуизмерен масив от 500 конзоли (Фиг.

1.12).

Фиг. 1.12. а) силиконов чип

съдържащ 500 конзоли. (В)

Схематично представяне на едно

реакционна микроотделение. (C)

Снимка от електронно

капацитет на микроскопската реакция

(стрелките показват дупки,

големи за приемане на разтвор и

малки за изход за въздух). (G)

По-голямо изображение

конзоли, покрити със злато

филм.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

графен

Глава 5. Ефекти от взаимодействието на електромагнитното поле с материята

Основи на взаимодействието на електромагнитни вълни и частици с материя

SQUID върху променлив ток

Сензорни системи. Органите за чувствителност. Физиология на сетивата. Функции на сензорните системи. Сензорно възприятие. Етапи на сетивното възприятие. Сензорни системи

Рецепторни класификации Рецептори

Особености на физиката на нелинейните процеси в сложни динамични системи

наноелектрониката

Мощностна спектроскопия

Зона на рецептивни полета на сетивните неврони

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 2627

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