border=0

Arsjitektuer fan feiligensensors en systemen foar it kontrolearjen fan de posysje fan kantilen

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

In wichtich elemint fan 'e kantige transducers, dy't de technyske skaaimerken fan' e analysesystemen bepale, is it skealje foar it mjitten fan de fersmoarging fan kantileferhalen. As it refleksjende oerflak fan 'e kant is net minder as 1 It befeilige optyske skema kin brûkt wurde yn 'e measte atomêre krêftmikroskoop en funksjonele besteande út in laser, wêrfan de beam rjochte is op it reflektearjende oerflak fan in kanal, en in posityf fjouwer-segmint-photodiode, wêrtroch in laserbal wer werom is fan in kanalfal.

It optyske systeem is krekt ienfâldich en effektyf foar de measte sensorapparatuer, om't it it fêststellen fan de frijlizzende ferfangings mooglik makket Ǻ. It normalisearre elektryske vertikaal fan 'e refleksje fan in refleksearre laserbalke, dat produkt troch in fotodiode, wurdt út elk fan' e fjouwer ôfdielingen fan 'e fotodiode te krijen. Yn 't algemien kin de kantileamer gewoan normale (fertikale) ferformaasjes en torsion hawwe, de beam om syn haad achtsje te twiveljen. Torsjonale ferformaasjes binne mooglik yn 'e kant fan' e kant fan 'e samling fan' e problemenflater op 'e AFM yn' e friksje-modus, yn kontaktlose sensorsystemen wurde sokke ferformaasjes ekstreem brûkt.

Nettsjinsteande syn befolking hat de optyske metoade beheinen, om't dizze metoade fereasket de transparânsje fan 'e medium en de grutte fan' e kanale moat net minder wêze as de wavelength fan de laserbrêge. Dêrnjonken is de faasjebandbreedte fan 'e fotodetector yn' e measte gefallen net mear as 1 MHz, dy't har gebrûk yn kombinaasje mei hege frekst resonante kantigers complicet. By it wurkjen mei sokke feiligens, wurdt de metoade fan yntensiteitmodulaasje op in hege fytspuntfotodetector oanbrocht, mei diels oerlappen fan it reflektearre ljocht mei in opeque heule fleantúch. De yntensiteit modulaasjemethodik lit jo de frekwinsje fan it lêzen oant meardere gigahertz ferheegje.

De optyske metoade foar it kontrolearjen fan 'e posysje fan' e probleem binne ûnder ynfloedrike ynterferometryske en diffraasjemetoaden. Yn it diffraasje-lêzensysteem hat de karmader de foarm fan in komplekse klaai, yn deformaasjes wêrfan it beafielingsmuster út it ljocht troch de hurddravers feroaret. Foar it ferwurkjen fan ynformaasje dy't tagelyk útkomt fan in grut oantal fan kantilen, is it handich om digitalmatrixen te brûken, de fideopoedzje wêrfan troch software ferwurke wurdt.

Mear moderne deformaasjebestringen binne lizzend binnen de cantilevers sels (figuer 7.6), wêrfan kantilevers mei embedded lagen fan piezoelektrike eleminten in aparte type binne. Sokke sensoren kinne ynformearje oer it ferstân fan deformaasje yn 'e foarm fan in elektrysk sinjaal. In piezo-kantileur is in beam fan silisiumnitrid dy't mei in ljocht fan ZnO of piezo-keramyk beskreaun wurdt, fanôf bûten wêrtroch't elkoaren besprutsen wurde om it potensjele ferskil te ûntstean út 'e piezoelektrike effekt as gefolch fan frijwoldefoarmen.

Fig. 7.6 mikrofoan fan in piezo-kantileur

Om te notearjen dat de prototype fan in piezo-kantileur quartz resonators binne mei likense piezoelektrike eigenskippen, dy't ek brûkt wurde yn atomyske krêftmikroskopy.

It foardiel fan piezo-kantineurs is de kompaktheid fan it lês-systeem en lege ferlies fan waarmte, as gefolch dêrfan wurde sokke cantilevers brûkt yn in leech-temperatuermikroskoop. Har neidielen binne ekstra elektryske kontakten dy't gjin wurksumheden yn leitende omkriten dwaan kinne. Neist it realisearjen fan it fereaske elektryske reaksje moat de dikte fan 'e piezo-lagen mei-inoar de dikte fan' e beam wêze, wat ynfloed hat oer de mechanyske eigenskippen fan 'e kantilen. Om de fereaske elektryske reaksje te ferwêzentlikjen, moat de dikte fan 'e piezoelektrike lagen mei-inoar de dichtheid fan' e beam wêze, dy't de meganyske karakteren fan 'e kantilen fertsjinwurdiget en ek moat it operearje yn' e modus fan grutte biedingsamplituden, dy't foar sensors basearre binne op statyske deformaasjes de sensibiliteit signifikant.

Op dit stuit binne piezoresistive kantigers dy't feroarsake binne troch eksterne stresses binne be>

Fig. 7.7 Mikrofoan fan in pear piezoresistive kantilen 2 en 3 opnommen yn 'e brêge fan Wheatstone 1, en 4 binne referinsjestekeningen fan' e brêge

De piezoresistive kantil is meast yn 'e Winstonbrêge opnommen (ôfbylding 7.7). De gefoeligens foar it binnenjen fan de konsole yn dit systeem hinget ôf fan 'e wearde fan' e piezoresistive silisynstânfaktorfaktor (K = 120), de lingte en dikte fan 'e kantile, de lingte fan' e wjerstân.

It foardiel fan it piezoresistive kantilealposysje-kontrôlesysteem is syn kompaktheid. Yn 'e ôfrûne twa jier, yn ferbân mei it ûntwikkeljen fan in piezoarsinnige feiligens, dy't beide in heulend en sensibel elemint is, is in metoade fan mikrothermogravimetryske analyse fan in substansje beskikber te meitsjen, wêrmei't wy it mooglik meitsjen fan thermogrammen mei in justigens fan 1ng fan massaazjeferlies. It ûntbrekken fan in piezoresistive systeem is dat it ferset fan 'e doped lagen foar in grut part hinget fan' e temperatuer. De direkte aktueel dy't troch de piezoresistive skeal troch giet, heulet it, en by it kontakt mei de eksterne omjouwing komt in Temperatuerigens te wêzen, dy't liedt ta útfier driften.

Kantilevel-basearre capacitêre sensoren wurde faak brûkt yn yntegreare chips dy't makke binne troch de komplementêre metalloxide-halikonduktor (CMOS) technology. In leitende kantileer wurdt neist de dirigint pleatst, sadat in mikroskopyske gap tusken har is. Dit systeem is in flakke kondensator, hokker kapasiteit is ôfhinklik fan 'e minste ferfeling fan' e kantil yn in invers ferhâlding nei de grutte fan 'e gap. Capacitive control systems brûke praktysk gjin beheiningen op de wearde

Cantilever's eigenfrekwinsje en kin op radiofrekwinsjes operearje. It neidiel fan it systeem is de ûnfermogen om yn conductive omjouwingen te wurkjen, en ek de lege feroaringen fan 'e wearde fan' e dielektrike konstante fan it medium ynfloed op de wearde fan it lês-sinjaal.

In heul sensitive metoade foar it besjen fan subnanometer ferfakken is de elektroanen-tunneling metoade. It tunnelstromkontrôlesysteem, troch analogy mei in kapasitatyf, bestiet út in dirigint en in kantileur, allinich yn dat gefal bliuwt de grutte fan 'e gap tusken har foldwaande lyts neffens de tunnelstromdichte-formule, jildich foar anneksaasje fan flatte metallelektroden en vacuum-tunneling, en hinget ôf fan' potensjele ferskillen by de tunnelkontakt, de ôfwizingkonstante fan de wellefunksjes fan elektronen yn it kontakt, de effektive hichte fan de potensjele barriêre.

Om't de hjoeddeiske aktuele aktueel ferheftiget mei in fermindering fan 'e spalt tusken de kantine en de dirigint, kin sa'n systeem foar it behearen fan meganyske ferformaasjes it mjitten fan de ferfale fan' Ǻ. Mei deformaasjes fan 'e kant fan grut 1 nm ferdwynt de tunnel effekt en it kontrôlesysteem stopet wurkjen. Dêrom hat de tunnelkontrôle-metoade beheiningen dy't allinich binne foar elke elektro-mechanyske metoaden dy't in fergoeding nedich binne om troch it elemint fan in meganyske transducer te flugjen.

Yn kantilealsystemen dy't ûntwikkele binne om statyske ferwurven te mjitten, wurde neist de brûkte sinjalen lûds- en driften opnommen troch de ynstabiliteit fan 'e fysike parameters fan' e omjouwing wêryn't de sensor leit, lykas temperatuer, optyske tichtens, pH, hydrodynamyske fluktuaasjes, ensfh. brûk ien mikromechanyske sensor. Om snelle subsydzje oan it sensorfeart te leverjen, wurdt de karmaster meast yn in mikrofluidysk streamsysteem pleatst, dat karakterisearre is troch signifikante druk en temperatuerswikselingen, ynterferinsje mei it analyseartsignaal en it meitsjen fan it ûnfeilige foar fierdere ynterpretaasje. Yn sokke systemen brûke in kombinearre paar konsoles dy't neist elkoar binne. Ien fan har docht as kontrôle, dy't wizigingen feroaret yn fysyske betingsten yn 'e mjittingszyklus, en de oare mjit it brûkbere sinjaal op' e eftergrûn fan lûd. Tagelyk wurdt it ferskil tusken de sinjalen dy't komme út 'e kontrôle en sensoryske kantilen is subtraktearre. Sa wurdt it brûkbere sinjaal markearre. Om útwreidzjen fan de funksjonaliteit en prestaasjes fan mikrokantilersystemen wurde ien-dimensionale en twa-dimensionale kantileferringen brûkt.

Gefaarlike sensoren dy't basearre binne op ferskillende konsintraasjes hawwe de eigenskippen fan in minsklike neus, wêryn't der ferskate opfetters binne. Sokke kânselers wurde feroare troch ferskate middel molekulêre substanzen of biopolymerfilms dy't harren eigen antwurd op feroaringen yn 'e fysikoochemyske eigenskippen fan it medium meitsje. Figur 7.8 toant in array fan acht konsintraasjes yn it IBM-ûndersyndustry makke om in keunstmjittige noas te meitsjen.

Fig. 7.8 Array fan acht Silicium Cantilevers brûkt foar touch-oanfragen

Undersyach fan spesifike reaksjes op 'e kant fan' e kant fan 'e kant ferfiere reproduzibiliteit en statistyske analyze. In heech-trochput-analyse fan gene-analyse basearre op DNA-hybridisaasje op it oerflak fan kantileverslaving waard troch Min Yu et al. Oandien. Op in twa-dimensjeare array fan 500 cantilevers.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

NGR metoade - spektroskopy

SQUID-scanning mikroskoop-apparaat

Eigenskippen en tapassearre wearde fan nanomaterialen

Untwerp en wurking fan in scan-tunneling mikroskoop

Effekten fan resonante ynteraksje fan in elektromagnetysk fjild mei in substansje

Physical basics of magnetic resonance imaging

Teoretyske fûneminten fan de bou en operaasje fan keunstmjittige neuron-like apparaten

Physyske basis foar it meitsjen fan yntelliginte mjitsysteemen mei neuronale netwurktechnology

Praktyske tapassing fan in atomêre krêftmikroskoop

Fysiko-gemyske basis foar de bou fan biosensors basearre op cantilevers

Meitsjen fan metoaden mei resonant ynteraksje fan it elektromagnetyske fjild mei in substansje

Concepts of expert system and artificial neural network

Physical Basics of Vibrational Spectroscopy

Meitsje chaos om ynformaasje te generearjen

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

Views: 3156

11.45.9.33 © bibinar.info is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .