Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"Michał ŚWIĄTKOWSKI"

Układ samowzbudny na bazie wagi kwarcowej do kalibracji mikroskopu AFM


  Mikroskopia sił atomowych (AFM) jest uniwersalnym narzędziem stosowanym w nanotechnologii. Wykorzystywana jest do obserwacji, modyfikacji powierzchni oraz pomiarów zjawisk zachodzących w nanoskali. Jednym z wielu trybów pomiarowych wykorzystywanych w technice AFM jest spektroskopia sił. Stosuje się go do pomiaru siły wiązań molekularnych, który jest interesujący ze względu na szerokie wykorzystywanie cząsteczek związków samoorganizujących się do modyfikacji powierzchni bioczujników. Pomiar tego typu polega na rejestracji ugięcia mikrodźwigni sprężystej zbliżanej i oddalanej od badanej cząsteczki na powierzchni. Na podstawie wartości ugięcia sondy mikroskopu w chwili zerwania wiązania oraz stałej sprężystości mikrobelki można wyznaczyć wartość siły wiązania molekularnego. Wyznaczenie stałej sprężystości sondy AFM może odbywać się na kilka sposobów. Jedną z metod jest wyznaczenie jej wartości na podstawie wymiarów geometrycznych [1]. Metoda ta jest obarczona dużym błędem, wynikającym z przybliżenia kształtu mikrobelki oraz niejednorodności materiału, z którego sonda została wykonana (np. piezorezystory, pokrycie złotem). Precyzyjniejszą metodą pomiaru stałej sprężystości mikrodźwigni jest pomiar jej drgań pobudzanych szumem termicznym [2]. Pozwala ona na ocenę wartości stałych sprężystości z dokładnością pojedynczych procentów. Proponowana przez nas metoda pomiaru jest metodą bezpośredniego pomiaru siły nacisku mikrosondy na powierzchnię. Pozwala to na uzyskanie wartości siły nacisku bez konieczności wyznaczenia jej stałej sprężystości. W prezentowanym rozwiązaniu elementem mierzącym siłę nacisku została wykorzystana mikrowaga kwarcowa QCM (Quartz Crystal Microbalance). Dysk kwarcowy, będący elementem stabilizującym drgania w układzie generatora samowzbudnego, zmienia częstotliwość drgań pod wpływem przyłożonego obciążenia. Konfiguracja układu samowzbudnego umożliwia obserwację adsorpcj[...]

Mikrowaga kwarcowa - platforma do pomiarów biologicznych

Czytaj za darmo! »

Obok kamertonów kwarcowych i mikromechanicznych belek sprężystych, w Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej prowadzi się badania z zastosowaniem piezoelektrycznych wag kwarcowych. Ich zaletą jest bardzo duża powierzchnia czujnika w porównaniu do czujników mikromechanicznych. Pozwala to, między innymi, na zastosowanie standardowych obecnie technik pracy z mikroorganizmami, takich jak zakładanie hodowli bakterii. W pracy przedstawiona zostanie głowica pomiarowa mikrowag kwarcowych przystosowana do pracy w środowisku cieczowym. Dodatkowo opracowana konstrukcja może być jałowiona w autoklawie, co z punktu widzenia badań mikrobiologicznych stanowi o jej wartości. Zaprezentowane zostaną również wyniki skalowania odpowiedzi czujnika, które zostało przeprowadzone w drodze obserwacji krzywych amplitudowych rezonatora obciążanego znaną masa testową. W badaniach zastosowano etanol, aceton, izopropanol, wodę destylowaną oraz pożywkę bakteriologiczną. W ten sposób możliwe będzie skalowanie elektrycznej odpowiedzi czujnika względem masy adsorbującej się na powierzchni wagi. W skonstruowanym układzie zaobserwowano czułość układu równą 3 ng przy zmianie częstotliwości rezonansowej o 1 Hz. Uzyskane dane wskazują, że opisywana platforma znajdzie zastosowanie do monitorowania obecności bakterii w badanym środowisku. Abstract. Nowadays there are being investigated MEMS sensors in biological applications. In our group, there are three types of sensors used, which can be applied for such measurements. These are quartz tuning forks, spring microcantilevers and quartz crystal microbalances (QCM). Main advantage of QCM discs is its large area (about 1cm2), which makes it suitable for standard biological procedures. It is easy to prepare static liquid cell with sensor, which can be filled up with broth and monitor bacteria growth. Presented liquid cell is resistant to sterilization methods, su[...]

Wykorzystanie matrycy kamertonów piezoelektrycznych do wysokorozdzielczych pomiarów masy biomolekuł

Czytaj za darmo! »

W pracy zaprezentowano system pomiarowy CIS-1A zrealizowany w ramach projektu "Czujniki i sensory do pomiarów czynników stanowiących zagrożenia w środowisku - modelowanie i monitoring zagrożeń" nr POIG.01.03.01-02-002/08. Prowadzone prace mają na celu konstrukcję inteligentnych urządzeń umożliwiających detekcję w środowisku obecności szkodliwych gazów czy też skażenia wody lub artykułów spożywczych toksynami, bakteriami chorobotwórczymi, wirusami lub grzybami. Bazę systemu stanowi matryca kamertonów piezoelektrycznych, pełniących funkcję czujników masy. Poszczególne elementy systemu CIS-1A zostały zoptymalizowane pod kątem uzyskania jak najlepszej rozdzielczości pomiaru masy. Wyniki teoretycznej analizy czułości kamertonów kwarcowych potwierdzone poprzez szereg eksperymentów kalibracyjnych wykazały przydatność systemu CIS-1A w opisywanych zastosowaniach. Abstract. CIS-1A measurement system constructed in project “Sensors for detection of dangerous factors in the environment - modeling and detection" POIG.01.03.01-02-002/08 is presented in this paper. Purpose of the project is to construct intelligent devices capable of detecting presence of harmful gases in the environment, pathogenic bacteria, viruses or fungi in food or water. A matrix of piezoelectric tuning forks working as mass sensors is the basis of CIS-1A system. Elements of the system have been optimized to achieve best measurement resolution. Theoretical analysis of tuning forks sensitivity and sensor calibration experiments prove their usefulness in described applications. (Tuning fork matrix for high resolution measurements of bio molecule mass). Słowa kluczowe: Kamerton kwarcowy, rezonator piezoelektryczny, biosensor. Keywords: Quartz tuning fork, piezoelectric oscillator, biosensor. Wstęp Ostatnie lata przyniosły intensyfikację badań nad konstrukcją przenośnych, inteligentnych systemów detekcji pozwalających na wykrywanie różnego rodzaju zagrożeń środowiskowych takich[...]

Stanowisko do badania dźwigni mikromechanicznych wzbudzanych elektromagnetycznie DOI:10.15199/ELE-2014-163


  Dźwignie mikromechaniczne wykonywane są przeważnie z krzemu monokrystalicznego (Si), tlenku krzemu SiO2 lub azotku krzemu (Si3N4) w postaci belki sprężystej jednostronnie utwierdzonej. Długość tego typu przyrządów wynosi z reguły setki mikrometrów, natomiast grubość może zmieniać się w zakresie od pojedynczych mikrometrów do setek nanometrów. Układy tego typu stanowią zatem systemy MEMS (ang. Micro Electro-Mechanical System) lub NEMS (ang. Nano Electro-Mechanical System). Dźwignię mikromechaniczną modeluje się matematycznie wykorzystując teorię wytrzymałości materiałów, gdzie przyrząd mikromechaniczny opisuje się jako klasyczną belkę jednostronnie utwierdzoną - obowiązują te same prawa i zależności. Z punktu widzenia zastosowań, dźwignie takie mogą pracować jako układy statyczne lub jako układy dynamiczne, inaczej mówiąc - rezonansowe. Stosowane są zazwyczaj jako układy służące do pomiaru sił oddziaływań między cząsteczkami lub jako układy do pomiaru masy oraz jej zmiany [1]. Dźwignie przeznaczone do pracy w trybie statycznym powinny charakteryzować się jak najmniejszą sztywnością. Natomiast dźwignia pracująca w trybie rezonansowym powinna charakteryzować się możliwie wysoką częstotliwością drgań własnych przy zachowaniu niewielkiej sztywności. W wypadku dźwigni zawierających aktuator wychylenia, zakres ich stosowalności rozszerza się o mikro- oraz nanomanipulację. Parametrem wiążącym pomiary sił, masy oraz manipulację jest sztywność. W tym przypadku można zapisać wzór (1), wiążący siłę F działającą na koniec belki z jej ugięciem z w postaci: F = kz (1) Z powyższej zależności wynika również fakt, że drugim istotnym czynnikiem jest pomiar ugięcia mikrodźwigni. W literaturze notuje się bardzo wiele metod detekcji wychylenia końcówki dźwigni, jednak największe czułości oraz rozdzielczości zapewniają metody optyczne, jak na przykład metoda interferometryczna czy natężeniowa [2]. W niniejszej pracy metody optyczne stanowią pod[...]

Kamerton piezoelektryczny - uniwersalna platforma czujników fizycznych, chemicznych oraz biologicznych


  Kamertony piezoelektryczne, powszechnie stosowane jako kwarcowe wzorce częstotliwości w elektronicznych układach RTC (ang. Real Time Clock) mogą być również używane w różnych zastosowaniach czujnikowych. Kluczowe w takich aplikacjach jest precyzyjne określenie zmian własności mechanicznych rezonatora, które w określonych warunkach można powiązać ze zmianą mierzonej wielkości fizycznej. Technologia elektrycznych pomiarów parametrów drgań rezonansowych kamertonów kwarcowych (QTF) rozwijana w Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur WEMIF PWR była stosowana do pomiarów różnych wielkości fizycznych. Autorzy prezentują przegląd zastosowań kamertonów piezoelektrycznych w pomiarach topografii powierzchni, detekcji niewielkich mas oraz określaniu[...]

 Strona 1