LiNbO-,3-壓電薄膜的制備及在足底壓力檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、人體足底壓力分布反映有關(guān)足的結(jié)構(gòu)、功能及整個(gè)身體姿勢(shì)控制等情況。測(cè)試、分析足底壓力可以獲取人體在各體態(tài)和運(yùn)動(dòng)上的生理、病理力學(xué)參數(shù)和機(jī)能參數(shù)。這對(duì)臨床醫(yī)學(xué)診斷、疾患程度測(cè)定、術(shù)后療效評(píng)價(jià)、生物力學(xué)及康復(fù)研究均有重要意義。 根據(jù)人體步態(tài)分析的需求，本文設(shè)計(jì)了一種基于壓電薄膜LiNbO3和PCD-300A數(shù)據(jù)采集分析儀的足底壓力測(cè)量系統(tǒng)。其目的是為臨床醫(yī)學(xué)研究提供分析工具，提供測(cè)量數(shù)據(jù)，以提高醫(yī)學(xué)研究的理論水平。利用壓電傳感器動(dòng)態(tài)特

2、性好的優(yōu)點(diǎn)，提高了測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，使得測(cè)量數(shù)據(jù)更精確，克服了傳統(tǒng)傳感器測(cè)量技術(shù)中動(dòng)態(tài)測(cè)試能力低的缺陷。 本文針對(duì)足底壓力檢測(cè)中的力-電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行分析，采用居里點(diǎn)高，動(dòng)態(tài)性能好的LiNbO3材料進(jìn)行壓電式傳感器的設(shè)計(jì)和制作。圍繞LiNbO3薄膜的制備，分析比較了LiNbO3薄膜的常用制備方法，如：濺射法(sputtering)、脈沖激光沉積(PLD)法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法和溶膠-凝膠(Sod-get)

3、法等。分析比較后決定采用RF射頻磁控濺射法制備LiNbO3薄膜，并對(duì)濺射沉積原理和方法作了介紹，對(duì)射頻濺射成膜原理進(jìn)行了理論分析和重點(diǎn)闡述，主要工作如下： 首先，利用RF磁控濺射法采用LiNbO3陶瓷靶濺射沉積薄膜，突破以往傳統(tǒng)襯底材料創(chuàng)新采用了一種新型的襯底材料-橡膠，在功率為70W，氬氧比為1:9，壓強(qiáng)為8×10-3Torr的工藝條件下成功地取得了質(zhì)量較好的LiNbO3薄膜，為開(kāi)發(fā)新型襯底材料提供了成功實(shí)例。 其次，

4、在制備LiNbO3薄膜的過(guò)程中對(duì)晶體的晶化動(dòng)力學(xué)過(guò)程取向生長(zhǎng)作了比較詳細(xì)全面的分析。如形核機(jī)理的描述，晶粒生長(zhǎng)過(guò)程中應(yīng)力對(duì)薄膜取向生長(zhǎng)的影響等。 最后，進(jìn)行了足底壓力檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用日本KOYAW公司的壓電式傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)PCD-320A功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)采集迅速、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，聯(lián)合自制的LiNbO3薄膜對(duì)人體足底壓力進(jìn)行檢測(cè)，采集數(shù)據(jù)，并以波形和數(shù)據(jù)顯示測(cè)試結(jié)果。 本系統(tǒng)采用了PCD-300系列數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)，