基于MEMS技术的原子气室封装工艺

在基于MEMS技术原子气室的制备工艺中，难度较大的是碱金属的填充技术及阳极键合封装工艺，该工艺流程直接影响原子气室的质量。为进一步简化原子气室的制备工艺，设计了“双腔式”原子气室结构，采用先阳极键合，再化学反应的方法实现了原子气室批量化的封装。单个原子气室体积为6 mm×4 mm×2.5 mm,经氦气细检漏气率平均达到5×10^-8 Pa·m³·s^-1,通过搭建实验平台，测得了不同温度下的原子气室D1线吸收谱线图，实验结果表明原子气室封装成功。     

MEMS封装中阳极键合技术的影响因素研究和设计因素分析

结合MEMS气密性封装的需要,以玻璃与硅晶片阳极键合为例,给出阳极键合的封装工艺,从键合机理的角度研究了玻璃与硅阳极键合的影响因素,并就玻璃与硅阳极键合的设计因素做了分析,得到直径为100mm的Pyrex7740玻璃晶片和硅晶片在键合温度为500℃时,硅晶片的径向应力σrr=134.29MPa;键合后晶片的径向膨胀μ=0.1274mm。     

阳极键合中离子导电聚合物的开发

为了促进阳极键合技术在微机电系统封装环节的使用,开发一种离子导电聚合物代替原有的封装键合材料。设计利用聚氧化乙烯(PEO)作为基体,碱金属锂盐(LiClO4、LiPF6、LiBF4)作为电解质材料,利用高能球磨法对材料混粉进行研磨,使之充分络合,并分析其在不同制备参数下材料导电性的变化。最终利用m(PEO)∶m(LiClO4)为10∶1,在球磨转速为250r/min、球磨时间为8h、球料比为7∶1时,所得材料导电性最佳。将所制备PEO-LiClO4与铝箔进行阳极键合,在键合参数为:预热100℃、预设电压800V、键合时间10min的条件下,键合质量良好,有过度层产生,这也是能键合成功的关键。说明所制备离子导电聚合物PEO-LiClO4满足阳极键合要求。     

谐振式MEMS压力传感器的制作及圆片级真空封装

为了提高传感器的品质因数,有效保护谐振器,提出了一种基于绝缘体上硅(SOI)-玻璃阳极键合工艺的谐振式微电子机械系统(MEMS)压力传感器的制作及真空封装方法。该方法采用反应离子深刻蚀技术(DRIE),分别在SOI晶圆的低电阻率器件层和基底层上制作H型谐振梁与压力敏感膜;然后,通过氢氟酸缓冲液腐蚀SOI晶圆的二氧化硅层释放可动结构。最后,利用精密机械加工技术在Pyrex玻璃圆片上制作空腔和电连接通孔,通过硅-玻璃阳极键合实现谐振梁的圆片级真空封装和电连接,成功地将谐振器封装在真空参考腔中。对传感器的性能测试表明:该真空封装方案简单有效,封装气密性良好;传感器在10kPa~110kPa的差分检测灵敏度约为10.66 Hz/hPa,线性相关系数为0.99999 542。     

压电喷墨腔室键合工艺的研究

描述了一种结合光刻和热键合工艺制作压电喷墨腔室的工艺方法,并对喷墨腔室的键合质量进行研究.首先在Si基底上制作完全交联的SU-8开放腔室,然后在PDMS基底上采用邻近式紫外曝光得到带有锥形喷孔的喷孔板,最后将喷孔板与开放腔室热键合得到一体化的喷墨腔室.通过控制曝光量来得到不同交联程度的喷孔板,测量不同交联程度下喷墨腔室的键合强度;通过优化氧等离子体处理工艺参数,提高了喷墨腔室的键合强度;此外,优化了热键合温度和键合时间,获得最小的腔室变形量.     

低温硫蒸气辉光放电渗硫

本文介绍一种能广泛应用的低温渗硫工艺,即以硫蒸气为渗入介质进行辉光放电渗硫,在金属零件上合成固体润滑表面的工艺及其应用。一、工作原理及磨擦性能真空反应室中(见图1)有阴极1阳极2。当反应室中充满硫蒸气时,阴极与阳极间施以直流高电压后,反应室中产生辉光放电,硫离子与阴极盘中的工件3产生物理化学作用,与零件表面的元素化合而成     

内置皮拉尼计的硅通孔圆片级MEMS真空封装研究

针对现有的圆片级真空封装存在检测难、易泄漏等问题,提出了内置皮拉尼计的硅通孔圆片级MEMS真空封装方法。研制了用于圆片级真空封装导线互连的硅通孔,探讨了玻璃盖板与硅圆片之间阳极键合工艺与硅圆片与硅圆片之间的金硅共晶键合工艺,研制了用于检测封装壳体内部真空度的皮拉尼计; 研制了内置皮拉尼计的4英寸硅通孔圆片级真空封装,研制了低温激活非蒸散型吸气剂。实验研究表明,该研究解决了长时间保持真空度的问题。     

一种微流控检测芯片的设计与工艺研究

设计并制作了一种PMMA材料的微流控检测芯片,利用外界气体驱动液体,用于实验样品的分析和检测.芯片的整体尺寸为86 mm×60 mm×4.5 mm,利用精密加工的方法进行加工.采用一种简单实用的溶胶.凝胶改性方法对微通道管路进行亲水处理,实验证明亲水性有明显提高.并分析了亲水性提高的机理.提出一种新的溶剂键合方法,在室温下对芯片进行键合.溶剂为二氯乙烷和无水乙醇按1:1混合的混合液.分析了不同溶液配比、键合时间和键合压力对键合效果的影响.同时,芯片上集成了多个阀,对阀膜材料的选择、粘接工艺进行了研究.     

MEMS原子自旋陀螺气室芯片加工设备与工艺研究

原子自旋陀螺是基于原子自旋极化效应的一类陀螺仪,在实现高精度检测的同时,又具有小型化和批量化制造的潜力。本文针对原子自旋陀螺对气室芯片的高浓度补偿气氛要求,结合集成制造的技术趋势,设计制造了能承受20×101.325kPa气压的气室芯片专用键合装置。完成了集成RF线圈的6amagat Amagat为浓度单位,定义为1个大气压0℃情况下单位体积内理想气体的分子数浓度原子自旋陀螺用气室芯片的工艺流程设计并进行了工艺流片。流片结果获得了完整的气室芯片结构,漏率的检测结果为3.0×10-8 Pa·m3/s,验证了装置和工艺的可行性。     

玻璃浆料键合中的孔洞抑制和微复合调控

提出了包含三步式排泡过程的预烧结工艺以及双凹凼-凸台的微复合键合结构方案,以便有效控制玻璃浆料层中的孔洞生成并精确控制键合间隙。预烧结工艺涉及的三步式排泡包含玻璃液形成、真空排泡与孔洞流平3个过程,该过程有效地排除了气泡,从而抑制了键合中间层中的孔洞形成,其工艺的重复性和鲁棒性很强。微复合键合结构中的内外凹凼用于有效控制多余的熔融的玻璃浆料的流动路径,避免其对封装结构的污染;微阻挡凸台则可以精确地将玻璃浆料层的厚度即键合间隙控制到凸台高度。对键合性能的测试表明,该方案简单有效,键合强度和气密性良好,键合间隙为10.1μm,键合强度为19.07 MPa,键合漏率小于5×10-9 Pa·m3/s。     

NIM5 驾驭氢钟守时能力分析

时间频率量值源头的独立自主是建设我国综合 PNT 体系的重要基础。 为进一步评估基于我国国家秒长基准的原子时 标守时能力,利用改进的有限脉冲响应钟差预测与频率调控方法,对激光冷却铯原子喷泉钟与氢钟的频差实测数据进行后处 理,分别产生了自主型时标和溯源型时标。 通过国际原子时合作链路将两个时标与协调世界时进行了长期比对实验,结果表 明:2021 年 12 月~2022 年 12 月期间,两个时标的时间偏差均优于±4 ns、频率稳定度均优于 8×10 -16 / 5 d。     

全光Cs原子磁力仪的温度特性研究

全光铯(Cs)原子磁力仪是一种高灵敏度弱磁检测仪,核心器件Cs原子气室的工作温度直接决定了原子磁力仪的灵敏度。实验系统中采用频率锁定在Cs原子D1线F=3→F′=4共振线的圆偏振光极化Cs原子,检测光采用频率锁定在Cs原子D2线F=4→F′=5共振线的线偏振光,检测介质的圆二向色性。实验发现,随着Cs原子气室工作温度的升高,磁力仪输出信号幅度先增加然后逐渐衰减,而磁力仪的线宽近似线性增加。实验测试了温度由25℃升高至45℃时的磁力仪输出信号,结果表明:当温度为37.6℃时,原子磁力仪达到最佳灵敏度。     

乙烯齐聚催化剂中活性铁含量的测定

采用HNO3-H2SO4湿式消化法处理乙烯齐聚催化剂样品,样品消化完全、快速,通过原子吸收光谱法测定催化剂中的活性Fe含量。在优化的仪器工作条件下,分析方法简便、准确、快速,标准偏差为2.9%,检出限为0.075μg/mg。     

基于原子体系的量子惯性传感器研究现状

惯性传感器的性能直接决定了惯性导航系统的精度。基于原子体系的量子惯性传感器有望在更小体积和更低成本下达到传统惯性传感器的性能,且理论上可以获得比现有技术更高的测量灵敏度和长期稳定性。近些年随着量子精密测量领域的快速发展,量子惯性传感器的实用化和工程化方面研究进展显著,未来通过替代传统加速度计和陀螺仪,有可能形成高度集成、低功耗和低漂移的量子惯性导航系统。文章简要介绍了基于原子体系的量子惯性传感器的基本原理,总结了以原子干涉陀螺仪、原子自旋陀螺仪、原子干涉加速度计、原子干涉重力仪和重力梯度仪为主的量子惯性传感器研究现状,并对有待解决的关键技术问题进行了梳理和分析,可为量子惯性传感器的发展提供参考。     

Stick–slip motion in the atomic force microscope

Measurements of atomic friction in the atomic force microscope frequently show periodic variations at the lattice spacing of the surface being scanned, which have the saw‐tooth wave form characteristic of “stick–slip” motion. Simple models of this behaviour have been proposed, in which the “dynamic element” of the system is provided by the elastic stiffness and inertia of the cantilever which supports the tip of the microscope, in its lateral, i.e., torsional mode of vibration. These models have been successful in predicting the observed motion, but only by assuming that the cantilever is heavily damped. However, the source of this damping in a highly elastic cantilever is not explained. To resolve the paradox, it is shown in this note that it is necessary to introduce the elastic stiffness of the contact into the model. The relationship between the contact stiffness, the cantilever stiffness and the amplitude of the periodic friction force is derived in order for stick–slip motion at lattice spacing to be achieved. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Elastic emission machining

Numerically controlled ultra-precision machining, which can easily finish the workpiece into an arbitrary shape, utilizing elastic fracture of the order of atomic size, has been realized. Ultra-fine powder particles are employed as a tool. Powder particles and water are mixed, and by utilizing the state of fluid lubrication of the slurry, only the powder particles are made to act on the material surface. Consequently, minute atomic size removal is achieved with no damage. The mechanism of metal removal is considered from the standpoint of the interaction between the metal surface and the surfaces of the powder particles. It is suggested that the removal of the surface atoms of the substrate is carried out through a very similar process to chemical etching.     

石墨炉原子吸收法测定鱼肉中的铅

结合微波消解石墨炉原子吸收法测定鱼肉中的铅,快速、高效,结果令人满意。     

改进旧原子荧光光度计的灵敏度

对早期原子荧光光度计，可通过正确地调试荧光信号与解调信号的相位关系；清除光学元件污染，调整谐振腔，原子化器，光电倍增管的最佳位置，大大提高仪器的灵敏度。     

原子荧光光度计期间核查

依据JJG 939-2009《原子荧光光度计检定规程》及仪器说明书和参阅其他仪器的期间核查方法,结合本实验室实际条件和具体仪器特点,对AFS-2202E双道原子荧光光度计进行期间核查,结果是各项核查指标均符合标准要求,本方法可靠实用,简单易行,维持检测结果的可信度。     

Characterization of biomolecule immobilization by scanning force microscopy using a wet-masking technique

The assemblage of molecular layers was investigated using scanning force microscopy (SFM). A wet-masking technique was used for the preparation of monolayer steps by partial masking of the substrate with an elastomeric mask during incubation in the modification buffers. The subsequent adsorption of biotin, streptavidin, and biotiny lated beads onto a gold substrate was investigated by SFM visualization of the created steps. The molecular layers were characterized based on measurements of step height and surface roughness. The simultaneous visualization of the surface before and after modification minimizes artifacts introduced by changes in tip shape or imaging parameters.