border=0

Arsjitektuer fan feiligensensors en kantileposysje-kontrôlesystemen

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

In wichtich elemint fan kantileal transducers, bepaalde technysk

skaaimerken fan analyzesysteem, is in regeling foar it messen fan de ferformaasjes fan kantilen.

As it reflektearjende oerflak fan 'e kant is net minder dan 1.1 μm2, dan kinne jo bepale

de mjitte fan har ferformaasjes is it mooglik om it útwreide optyske regeling te brûken,

beskikber yn de measte atomêre krêftmikroskoop en funksjonele komponearre fan

In laser dy't syn beam wurdt rjochte op it reflektearjende oerflak fan in kanal, en

posityf fjouwer-segmint-photodiode, dy't in laserbalke kriget,

fanwege de kant fan 'e kant (ôfbylding 1.6).

Fig. 1.6. Schematysk skema fan it optysk kontrôlesysteem

Kantileverstelling (links), atomêre krêftmikroskoop

FemtoScan mei in laser-optyske sinjalearringssysteem

(rjochts) [169].

It optyske ___________ systeem is frij ienfâldich en effisjint foar

de measte sensorapparaten, sa't it jo de ferfeling fan 'e kantelder befetsje kin

oant 10-4 ân [6]. Normalisearre elektryske vertike offset-sinjaasje

it reflektearre laserstraat dat makke wurdt troch de fotodiode kinne skreaun wurde

dêr't VA, VB, VC en VD sinjalen binne fan elk fan 'e fjouwer ôfdielingen fan' e fotodiode.

Yn 't algemien kin de kantine as normaal (fertikale)

Deformaasje en torsjonearje, it beflak fertsjinje oan syn haad as.

Torsion-ferformaasjes binne mooglik yn 'e kant fan' e kant fan 'e kant fan' e oerflak.

probleem op 'e AFM yn friksje-modus [24], yn kontaktlose sensorsystemen sa

Deformaasjes wurde faak selden brûkt [25, 125].

Nettsjinsteande syn prevalence hat de optyske metoade limiteningen, dus

Hoe't dizze metoade is, is de transparânsje fan 'e omjouwing needsaaklik en de grutte fan' e kantelder moat

Net minder wêze as de waanline fan 'e laserbrêge. Dêrnjonken is de frekwinsjeband

Fotodetektor transmittance yn 'e measte gefallen heger net 1 MHz [6], wat

kompleet har gebrûk yn kombinaasje mei hege frekst resonant

cantilevers. By it wurkjen mei sokke feiligens, wurdt de modulaasjemetoade brûkt.

Intensiteit op in hege fytspuntfoto-detector

dielsige oerlappen fan it reflektearre ljocht mei in opeque heule fleantúch. Metoade

Modulaasje fan de yntensiteit lit jo de frekwinsje fergrutsje fan lêze oant inkele

gigahertz [37].

Optyske metoade foar it kontrolearjen fan de posysje fan 'e probleem

interferometrysk [26,72] en diffraasje [49]. Yn diffraasje-systeem

It lêzen fan 'e kanale hat de foarm fan in komplekse klok, mei deformaasjes fan hokker

it beafielingsmuster fan it ljocht troch de kant kin trochgean feroaret.

Foar it ferwurkjen fan ynformaasje dy't tagelyk útkomt út in grut array

cantilevers (fig. 1.12) it is handich om digitale matrixen [56], fideo-ynformaasje te brûken

fan hokker wurdt troch software ferwurke.

Mear moderne deformaasjebestimmingssystemen binne binnen

cantilevers [38] (ôfbylding 1.7), in aparte soarte fan dêryn binne mei-inoar

ynboude lagen fan piezoelektrike eleminten. Dizze sensoren binne yn steat

Ferkearde ynformaasje oer de mjitte fan deformaasje yn 'e foarm fan elektryske

sinjaal. Piezokantilever is in beam fan siliciumnitrid

in skealje fan ZnO [39] of piezokeramika [40], fanôf bûten wêr't elektroanen besprutsen wurde foar

it fuortheljen fan it potinsjele ferskil fan 'e piezoelektrike effekt as gefolch fan deformaasjes

cantilever.

Fig. 1.7. Mikrofoan fan in piezo-kantileal [38].

Om te notearjen dat de prototype fan in piezo-kantileur quartz resonators is,

mei likense piezoelektrike eigenskippen, dy't ek brûkt wurde yn

atoommikroskopy [41]. It foardiel fan piezo-kantilen is

kompakt lêzensystem en lege ferlies fan waarmte, sadwaande yn sok

Kantilevers wurde brûkt yn low-temperature mikroskopy. Oan har neidielen kinne

drage rendearre elektryske kontakten dy't gjin wurksumheden dwaan kinne yn leit

omjouwings. Dêrnjonken om de fereaske elektryske antwurd te realisearjen, is de dikte

Piezoler moat, mei-inoar de dikte fan 'e beam, oanbe>

meganyske skaaimerken fan cantilevers. Om de needsaak te realisearjen

elektryske antwurd, de dikte fan 'e piezoler moat mei-inoar de dikte fan' e beam wêze

signifikant beynfloedet de meganyske eigenskippen fan kantilen en, dêrneist, it

moat operearje yn in grutte boomamplitudemodus, dy't foar sensoren basearre is

statyske ferformaasjes, sterk minder de sensibiliteit [6].

Op dit stuit binne piezoresistive kantigersverspröven,

feroarsake troch eksterne stress. By it bûgjen fan sokke kippers is it binnen

feroarje yn har leitfeardigens [42]. Yn 't regel bestiet de piezoresistive ljocht fan

Silicium dopearre mei boronionen [62], dy't leit yn in bepaalde regio

Kantilevelbalken, faak tichter by har basis.

Fig. 1.8. Mikrofoan fan in pear

piezoresistive kantilevers 2 en 3,

ynklusyf yn Winston Bridge 1, en 4 -

brêgewittens [43].

De piezoresistive kantil is meast yn 'e Winstonbrêge opnommen (ôfbylding 1.8).

De gefoeligens foar it binnenjen fan de konsole yn dit systeem wurdt opnommen as

wêrby K in faktor fan piezoresistive silisynresistinsje (K = 120) [43], l en

t is de lingte en dikte fan 'e kantil, λ is de lingte fan' e wjerstân.

De foardiel fan it piezoresistive kantilealposysje-kontrôlesysteem

is syn kompaktheid. Yn 'e ôfrûne twa jier yn ferbân mei de ûntwikkeling fan piezoresistive

Cantilever, dat is beide waarm en gefoelich

elemint, waard de metoade fan mikrothermogravimetryske analyze fan in substansje beskikber steld, wat

lit jo thermogrammen mei in justigens fan 1ng massenlust bouwe [44]. Nêst

piezoresistive systeem is dat it ferset fan 'e doped ljocht yn

foar in grut part ôfhinklik fan temperatuer. DC-aktuele trochgong

piezoresistive lagen, heitsje it, en by kontak mei de eksterne omjouwing komt

Temperatuerigens dy't liedt ta driften en faak net ynterpretearre

de resultaten fan [6].

Kantilevel basearre capacitive sensors wurde faak brûkt yn yntegraal

Chips dy't komplekseare metallokside semi-konduktor binne

(CMOS) technology [45,68]. De dirigende kantileer wurdt neist de dirigint pleatst.

sadat tusken har in mikroskopyske gap foarme. Dit systeem

is in flakkondensator wêrfan de kaptens ôfhinklik is fan 'e lytste

De ferwiderings fan 'e kant fan' e kant binne ynverse ferhâldend oan 'e grutte fan' e gat (fig. 1.9).

Fig. 1.8. Mikrofoan fan in pear

piezoresistive kantilevers 2 en 3,

ynklusyf yn Winston Bridge 1, en 4 -

brêgewittens [43].

Capacitive control systems brûke praktysk gjin beheiningen op de wearde

de natuerlike frekwinsje fan 'e kant en kin op radiofrekwinsjes operearje [6]. Nêst

systeem is de ûnfermogen om yn leitende omkriten te wurkjen, neist de minste

Feroaringen yn 'e dielektrike konstante fan it medium beynfloedigje de

lûdssignal.

Hoefolle sensitive metoade foar it fêststellen fan subnanometer ferfetsjes

is de elektroanen-tunneling-metoade (1.10). Tunnelbehearsysteem

aktueel troch analogy mei in kapasitatyf bestiet út in dirigint en kantileur, allinich yn dit

Yn it gefal wurdt de grutte fan 'e gap tusken har foldwaande lyts bewarre bleaun

de tichtens fan 'e tunnelstrom, dy't jildich is foar it anneksaasje fan planar

metallelektroden en vacuum tunneling46:

wêr't e de elektroanaslach is, h is de Planck konstant, s is de ôfstân fan 'e probe-sample, Ut is it ferskil

Potinsjes by de tunnel junction, k0 is de dampingstân fan wellefunksjes

elektronen yn kontakt

m is de elektroanenmasse, φ is de effektive hichte fan de potensjele barriêre.

Fig. 1.9. Fotografie

microcapacitêre systeem

lêzen ôfwikingen

kantile makke troch

CMOS-technology [45].

Sûnt de hjoeddeistige tunneling ferheft eksponentiell mei in ôfwiking yn 'e gat tusken

kantileur en dirier, sa'n systeem foar it kontrolearjen fan meganyske ferformaasjes [48]

jout jo de frijlittingoffset te mjitten oan wearden fan 10-3nof. Deformaasjes

Kantilever fan grut 1 nm tunnel-effekt fermindert en it kontrôlesysteem stopet

te wurkjen. Dêrom hat de tunnelkontrôlemetoade beheinen dy't allegear meikrigen binne

elektro-mechanyske metoaden dy't in fergoeding freegje om troch in elemint te rinnen

meganyske transducer.

Yn kantilealsystemen binne ûntwurpen foar statyske mjitte

Deformaasjes neist de brûkbere sinjalen, lûden en drippen foarkomme troch

de ynstabiliteit fan 'e fysike parameters fan' e omjouwing wêryn't de sensor leit, lykas

temperatuer, optyske tichtens, pH, hydrodynamyske fluktuaasjes, ensf. allinich yn

Stabile measteartsystemen kinne ien brûke

mikromechanyske sensor [55]. Foar in flugge oanbod fan 'e substansje oan it sensorfeart

De kantileur is normaal pleatst yn in mikrofluidysk streamsysteem, dat

karakterisearre troch signifikante fluktuaasjes yn druk en temperatuer,

ynterferinsje mei it analysearringssysteem en meitsje it ûngedien foar

fierder ynterpretaasje. Yn sokke systemen brûke in kombineare paar konsoles,

neist elkoar lizze [43,92]. Ien fan har docht as

kontrôle, dy't wizigingen feroaret yn fysyske betingsten by de fyts

ôfmjittingen (ôfbylding 1.7), en de oare mjit it brûkbere sinjaal yn 'e eftergrûn [6]. Tagelyk

de subtraksje fan it ferskil fan sinjalen út 'e kontrole en sensory A

cantilevers. Dit markearret it brûkbere sinjaal.

Om de funksjonaliteit en prestaasjes fan mikrokantilever te ferlingjen

Systemen brûke ien-dimensjeel en twa-dimensjoneel arrays fan kantileferkers. Chemical

Fig. 1.10. Micrograph

kanaal mei tunnel

syn kontrôlesysteem

ôfwikingen [47] pleatst

tusken twa elektroanen

(boarne en drain).

Sensoren dy't basearre binne op ferskate kanilletten hawwe de eigenskippen fan in minsklike neus, yn

dat hat ferskate reptofers. Sokke kânselers wurde feroare

ferskate middel molekulargewicht stoffen of biopolymer films,

produktearret har eigen antwurd op feroaringen yn 'e fysikoochemyske eigenskippen fan it medium.

Ofbylding 1.11 lit in array fan acht kantilen meitsje

IBM-ûndersykslaboratoarium [63] om in keunstmjittige noas te meitsjen.

Fig. 1.11. In array fan acht silisium

cantilevers brûkt foar sensory

applikaasjes [63].

Undersyk fan bepaalde reaksjes op 'e oerflak fan' e kantile freegje

reproduzibiliteit en statistyske analyze. Hâld trochgeande toetskombinaasjes

Genetyske analyze waard basearre op DNA-hybridisearring op it oerflak fan cantilevers

Demonstrearre troch Min Yu en .dr. [56] op in twa dimensjeel array fan 500 konsintraasters (fig.

1.12).

Fig. 1.12. (a) Silisyk chip

mei 500 konsintraasjes. (b)

Schematyske fertsjintwurdiging fan ien

reagearje mikrofoan. (c)

Foto fan elektroanysk

mikroskoopaktyk capaciteit

(pylken markearje gatten,

grut foar ynlieding fan oplossing en

lyts foar loftfeart). (g)

Grutter ôfbylding

gouden oergeande kantilevers

film.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

SQUID op wikseljende stream

Methods of probe-mikroskopy. 1.1.1. Atomic force microscopy

Methods foar it ûndersyk fan nanomaterialen en nanostruktueren

Tactile sensibiliteit

Bandpass filters op surfens

Elektron-optyske apparaten

Apparat en prinsipe fan operaasje fan STM

Weber's Law

Receptor-klassifikaasje. Monomodale en polymodale opfetters. Nociceptors (plysjeferfanger). Exteroceptors Interoreceptors.

It prinsipe fan 'e operaasje fan it scanning tunneling mikroskoop

Ynkapulearre opfetters wurde ynderven

Physical Basics of Electron Microscopy Electron Microscope

Cantilever senoaren basearre op hege molekulêre gewicht en biopolymersysteem

Return to Table of Contents: Physical Phenomena

Views: 2710

11.45.9.33 © edudocs.fun 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 .