微力微位称天平测试方法

介绍了一种简单有效的微力，微位移天平测试方法，通过对薄型硅悬臂梁进行力一挠度特性测试进而提取材料杨氏模量的方法得简便，可行的，还介绍了用于测量薄膜应力的悬臂梁挠曲法，由于硅上热生长１．１μｍＳｉＯ２的结构，测得ＳｉＯ２膜内的压应力的２００～２３０ＭＰａ，微力微位移天平测试方法操作方便，仪器成本低，具有较高精度。     

基于微悬臂梁的生化传感器

由微机械加工技术和集成电路工艺制作的微悬臂梁,通过在其表面修饰以生化敏感层,能将电、热、应力和化学等信号变化转换成一个机械响应,配合以信号采集电路和测量系统,能够达到很高的灵敏度和精度。回顾微悬臂梁作为传感器的发展历程,介绍悬臂梁的工作原理,微梁的激励、检测方法以及基于微悬臂梁阵列传感器的优点,总结了世界上硅基微悬臂梁生化传感器的最新动态,并且展望微悬臂梁传感器这一新领域的应用前景。     

微悬臂梁横向弹性系数标定技术

微悬臂梁是新型力学传感器的关键部件,其性能决定力学测试结果的准确度。为了定量研究微悬臂梁与样品表面间的相互作用力,须对微悬臂梁的力学性能进行表征。提出了一种新的微悬臂梁横向弹性系数标定方案:采用精密天平和光杠杆分别测得微悬臂梁的横向扭转力和扭转量,进而可得到微悬臂梁的横向弹性系数。对3种型号的微悬臂梁进行了横向弹性系数的实际标定,结果表明:均方差均小于5%,重复性良好,且与有限元仿真值一致。     

改进型微悬臂梁弹性常数标定系统

微悬臂梁作为原子力显微镜中感受微观力的关键元件,其法向和横向弹性常数的可溯源测量是微观力准确定量的前提.受微电子加工工艺的限制,微悬臂梁形状参数与其法向弹性常数无法准确标定,其横向弹性常数更是缺少广泛认可的标定方法.在天平法的基础上对标定系统进行了改进设计,超精密电磁天平与光杠杆结构的结合,能够准确测量微悬臂梁弯曲量及所受作用力,提高了法向弹性常数的准确度.设计了微孔样片和倾斜加载方式,实现了横向弹性常数的间接测量.基于本系统分别对3种商用微悬臂梁的法向或横向弹性常数进行了标定,并采用基于扫描电镜的尺寸参数法比对测量,实验结果重复性好、相对偏差小.研究结果表明该校准系统和方法可作为微悬臂梁弹性常数标定的参考方法.     

应力型微悬臂梁生化传感器响应机理研究进展

针对静态微悬臂梁表面特异性结合产生表面应力信号的响应机制问题,介绍了微悬臂梁生化传感器的工作原理,阐述了应力响应机制的简化模型,从纵向界面上和横向分子间2个方面对特异性吸附引起的悬臂梁表面应力的变化进行了剖析,讨论了界面能变化、位阻作用、静电力、氢键作用等与表面应力大小及方向之间的关系,总结了应力型微悬臂梁生化传感器的响应机理的研究。     

一种集成微力检测的压电式微夹钳

针对微装配任务设计了一种双悬臂梁结构的压电双晶片微夹钳,该微夹钳由两个压电双晶片驱动．建立了压电双晶片的复合梁模型,并对它的微位移—电压特性、夹持力—应变特性进行了数学分析．通过检测悬臂梁根部的应变信号实现对微夹钳夹持力的检测．实验证明该微夹钳工作可靠,能够满足微装配机器人装配任务的要求．     

AFM微悬臂梁探针弹性常数各种标定方法的比较与分析

微悬臂梁探针是基于原子力显微镜(AFM)的微纳尺度力学测试中重要的力传感元件,其弹性常数的准确程度直接影响力学测量结果的可靠性。但是,目前已有的众多标定微悬臂梁探针弹性常数的方法都有各自的局限性,且准确性各异,因此需要对各种方法进行对比来选择出最佳方法。选取三种商用悬臂梁探针利用本实验室搭建的基于天平法的可溯源微悬臂梁探针弹性常数标定仪对其法向弹性常数进行标定,之后再将相同悬臂梁用三种常用标定方法（尺寸参数法,Sader法,热噪声法）进行再次标定。对不同方法测量结果进行比较,分析并详细讨论每种方法的优缺点与适用范围。结果表明相比于其他方法,微悬臂梁探针弹性常数标定仪（天平法）可测范围广,精度高,可溯源,可成为精确标定各种悬臂梁探针弹性常数的最佳方法之一。     

矿用MEMS甲烷传感器硅微加热器功率优化设计

在ANSYS有限元分析软件中对矿用微机电系统(MEMS)甲烷传感器硅微加热器功率进行了优化设计。首先建立了基于已知掺杂浓度求解一定温度范围内硅电阻率的计算模型;然后根据计算结果,利用ANSYS软件对U型双悬臂梁式硅微加热器进行了以掺杂浓度、两悬臂间距、悬臂梁宽度为影响因素的正交试验,研究了不同因素对硅微加热器功率的影响。试验结果表明:悬臂梁宽度和掺杂浓度为硅微加热器功率的主要影响因素,两悬臂间距影响较小;硅微加热器功率随悬臂梁宽度的减小而减小,随掺杂浓度的升高先增大后减小;温度为600℃时,选取悬臂梁宽度为25μm、掺杂浓度为1019 cm-3、两悬臂间距为10μm可使硅微加热器功率最优。     

压电微悬臂梁气体传感器静态弯曲模型的研究

压电微悬臂梁是一种灵敏度高、尺寸小的生化传感器.分子或原子在压电微悬臂梁功能化表面的吸附会引起悬臂梁的静态弯曲,通过静态变形可以得到微悬臂梁的表面应力.将表面应力引起的微悬臂梁中性层位置的变化引入建模过程,并与能量法相结合,建立了压电微悬臂梁在单分子层吸附稳定后的静态弯曲理论模型.结果发现在相同吸附表面积和吸附量条件下...     

基于ABAQUS的复合薄膜热结构有限元分析

半导体硅基复合薄膜悬臂梁在温度场、加速度以及二者耦合场作用下,挠度和应力会发生变化.通过加热可使得驱动元件本身的温度升高,结构内部将会产生热应力,会导致两种薄膜各自产生线应变,线膨胀系数小的薄膜受到拉力作用,线膨胀系数大的薄膜受到压力作用,自由端会受到力矩作用而向线膨胀系数小的薄膜方向弯曲,从而导致悬臂梁的挠度发生变化.当弯曲悬臂梁有加速度作用时,会产生一个与加速度方向相同的力作用在悬臂梁上,同样会导致悬臂梁的挠度发生变化[1].通过ABAQUS软件仿真[2],分别给出不同物理场中弯曲悬臂梁相对位移的大小,所得的结论为半导体硅基复合薄膜弯曲悬臂梁的应用装置提供了理论依据.