Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"Konrad Nieradka"

Wysokorozdzielczy pomiar ugięcia mikroi nanomechanicznych czujników sił o zakresie pikonewtonów


  Obserwowany obecnie postęp technologiczny umożliwia wytwarzanie i użytkowanie układów i zespołów o wymiarach sięgających w wielu przypadkach dziesiątków nanometrów. Tak małe przyrządy pozwalają na obserwację zjawisk zachodzących w skali molekularnej i nawet atomowej. Postępowi miniaturyzacji towarzyszyć musi również postęp w metrologii, w tym w ilościowej ocenie obserwowanych zjawisk. Ilustracją tego procesu są między innymi precyzyjne pomiary sił, w których opracowane metody i techniki eksperymentalne powinny zapewniać rozdzielczość rzędu pojedynczych pikonewtonów [1]. Opracowanie opisywanych metod i technik pomiarowych sił jest szczególnie potrzebne z punktu widzenia praktycznego zastosowania wysokorozdzielczych metod diagnostyki biochemicznej bazujących na rozpoznawaniu oddziaływań molekularnych między zdefiniowanymi receptorami a konkretnymi biomolekułami. Układy tego typu wykonywane są głównie jako systemy typu MEMS (ang. Micro Electro-Mechanical Systems) i NEMS (ang. Nano Electro-Mechanical Systems). Wymagają one bardzo precyzyjnego opisu właściwości sprężystych ustroju mechanicznego, opracowania układów obserwacji wychyleń i budowy odpowiedniego elektronicznego otoczenia sterującego. Mikrodźwignie sprężyste są obecnie jednym z najbardziej rozpowszechnionych produktów technologii mikrosystemów, znajdujących zastosowanie w pomiarach zmian masy, siły i przyspieszeń, a mówiąc szerzej - w obszarze mikro- i nanomanipulatorów [2]. Mikrometrowe wymiary tych dźwigni i związany z tym efekt skalowania pozwala na obserwację wielu zjawisk zachodzących w skali molekularnej, które nie są mierzalne za pomocą układów makroskopowych. Optyczna detekcja sygnału ugięcia przetwornika siły Pomiar siły z wykorzystaniem przetworników mikromechanicznych jest związany z dokładnym pomiarem ugięcia mikrodźwigni. Jedną z lepszych metod, zapewniającą wysoką rozdzielczość takich pomiarów, jest metoda optycznej detekcji ugięcia wiązki odbitej. Meto[...]

Wielowiązkowy układ do obserwacji ugięcia dźwigni macierzy czujników mikromechanicznych

Czytaj za darmo! »

W pracy przedstawiono układ do pomiaru statycznego wychylenia oraz charakterystyk rezonansowych mikrodźwigni sprężystych zintegrowanych w jednowymiarowej macierzy. Opisano budowę stanowiska do sterowania laserami półprzewodnikowymi oraz stabilizacji ich temperatury. Abstract. In the paper set-up to measure static deflection and resonance characteristics of cantilevers was presented. The cantilevers was integrated in one-dimension matrix. Construction of semiconductor lasers control station and temperature controller was described. (Multibeam setup for observation of the cantilever deflection in the micromechanical sensors matrix). Słowa kluczowe: mikrodźwignia, macierz, laser, zasilacz, światłowód. Keywords: cantilever, matrix, laser, waveguide. Wstęp Mikrodźwignie sprężyste znajdują ostatnio coraz szersze zastosowanie w różnych dziedzinach nauki. Ich pole stosowania wychodzi poza klasyczne metody mikroskopii bliskiego pola. Coraz częściej wykorzystywane są w biomedycynie, szczególnie jako potencjalnie wysokoczułe bioczujniki [1, 2]. W połączeniu z optyczną detekcją wychylenia stają się one detektorami masy i siły, pozwalającymi na detekcję zmiany masy w zakresie pojedynczych femtogramów [3, 4]. Obciążenie mikrodźwigni masą o takiej wartości powoduje zwykle ugięcie czujnika o ułamki nanometra. Dla zastosowania mikrodźwigni konieczne jest zatem skonstruowanie i użycie precyzyjnych układów optycznych, które pozwolą na detekcję tego typu ugięć. Na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki w Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur prowadzone są badania mające na celu opracowanie metod wykorzystania matryc mikrodźwigni sp[...]

Układ do pomiaru charakterystyk rezonansowych mikroprzetworników wysokoczęstotliwościowych

Czytaj za darmo! »

W niniejszym artykule opisany został układ do pomiaru charakterystyk rezonansowych dźwigni krzemowych. Omówiona została metoda uzyskiwania mikrodźwigni sprężystych. Opisana została budowa specjalizowanego układu optycznego do detekcji ugięcia mikrobelek oraz zasada detekcji ugięcia Przedstawiona została również nowa metoda pomiarowa, polegająca na wykorzystaniu modulowanej wiązki światła do pomiaru parametrów przetworników o wysokich częstotliwościach rezonansowych. Abstract. In this paper we describe a system for measuring the resonance characteristics of the silicon cantilever. The method of preparation spring cantilevers is presented. The construction of a specialized optical system to detect the deflection of the cantilevers and the principle of detection the cantilevers deflection is described. The new method based on the modulated laser beam, to measure characteristics of the high frequency transducers, is presented.(Setup for measuring the resonance characteristics of high-frequency microtransducers). Słowa kluczowe: mikrodźwignia, mieszacz częstotliwości, modulacja, laser. Keywords: microcantilever, frequency mixer, modulation, laser. Wstęp Obserwowany postęp w dziedzinie zaawansowanych technologii wiąże się również z wytwarzaniem i zastosowaniem układów o coraz mniejszych wymiarach. Lepsze zrozumienie zjawisk występujących w tego typu zespołach wymaga prowadzenia obserwacji w skali pojedynczych nanometrów. Konsekwencją tej tendencji jest opracowanie narzędzi metrologicznych umożliwiających precyzyjne ilościowe pomiary bardzo małych sił, mas i przemieszczeń. Idealnym do tego celu rozwiązaniem wydają się być przetworniki nanomechaniczne (ang. Nano- Electro-Mechanical-Systems - NEMS). W układach takich dzięki dużym częstotliwościom rezonansowym, wysokiej dobroci oraz małym wymiarom geometrycznym możliwa jest detekcja zmian masy rzędu attogramów [1,2] oraz siły rzędu piko- i femtonewtonów [3]. Zastosowanie[...]

Mikrodźwignia sprężysta jako czujnik biochemiczny

Czytaj za darmo! »

W leczeniu pacjentów ze stanami septycznymi, kluczową rolę odgrywa szybka i niezawodna identyfikacja bakterii odpowiedzialnej za zakażenie. Obecne metody i aparatura wymagają często wielogodzinnej lub kilkudniowej kultywacji kultur bakterii, zastosowania znaczników fluorescencyjnych i wizualnej oceny preparatu przez wykwalifikowanego pracownika. Nową jakość w dziedzinie diagnostyki biochemicznej stanowią czujniki mikromechaniczne, działające na zasadzie ruchu lub deformacji części czujnika pod wpływem zachodzących na jego powierzchni oddziaływań odpowiednich biomolekuł [1, 2]. W opisywanych rozwiązaniach funkcję przetwornika i wzmacniacza oddziaływań pełni mikrodźwignia sprężysta lub inny element mikromechaniczny, a funkcję warstwy receptorowej osadzona na jego powierzchni samoorganizująca się warstwa molekularna [3] SAM (ang. Self-Assembled Monolayer) z odpowiednimi grupami terminalnymi, oddziaływującymi specyficznie z szukaną substancją. Pod wpływem zmiany masy związanej na powierzchni mikrodźwigni, zmienia się jej częstotliwość rezonansowa drgań własnych. Ponadto, pod wpływem zmiany rozkładu naprężeń powierzchniowych po obu stronach mikrodźwigni dochodzi do jej statycznego ugięcia. Między oboma zjawiskami zachodzi naturalne sprzężenie, zmiana związanej masy powoduje nieznaczne statyczne ugięcie czujnika znajdującego się w polu grawitacyjnym, a indukowane naprężenia powierzchniowe powodują zmianę stałej sprężystości, a co za tym idzie, zmianę częstotliwości rezonansowej (rys. 1). Obecnie rozwijane rozwiązania aparaturowe umożliwiają detekcję masy rzędu dziesiątków femtogramów [4], a zaawansowane warstwy receptorowe umożliwiają zastosowanie mikrodźwigni do badania składu gazów [5], detekcji śladowych ilości par materiałów wybuchowych [6], badania sekwencji DNA [7], czy testowania działania leków [8]. Prace badawcze nad czujnikami na bazie na mikrodźwigni sprężystych, prowadzone na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Foto[...]

Krzemowe, 16-elementowe matryce fotodiodowe specjalizowane do monitorowania optycznego czujników mikrodźwigniowych


  W czujnikach mikrodźwigniowych, zmiany stanu fizyko-chemicznego rejestrowane są poprzez rejestrację przemieszczenia (ugięcia) mikrodźwigni. Jedną z najczulszych metod pomiaru tego przemieszczenia jest metoda odbicia wiązki optycznej (Optical Beam Deflection - OBD). W metodzie tej, odchylenie wiązki świetlnej odbitej od mikrodźwigni, padającej na matrycę fotodiodową o odpowiedniej konfiguracji elementów światłoczułych, wykrywane jest przez pomiar zmiany rozkładu mocy optycznej na [...]

 Strona 1