微懸臂質(zhì)量傳感器的設(shè)計與制備.pdf

1、微懸臂是一端固定于支點另一端懸空的微機械結(jié)構(gòu)。它作為高靈敏度傳感器的應(yīng)用,最早可追述為原子力顯微鏡的掃描探針。隨后由于其體積小、靈敏度高,倍受各國研究人員的關(guān)注。傳統(tǒng)微懸臂的材料包括硅、二氧化硅或氮化硅。本論文采用金屬金和鈮作為微懸臂材料,嘗試提出新的設(shè)計方案。結(jié)合有限元分析軟件,對設(shè)計方案進(jìn)行模擬和優(yōu)化。在不同的工藝條件下,完善微加工流程,成功制備了熱激勵微懸臂,并對設(shè)計參數(shù)和工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。 論文第1章首先簡單介紹了微機

2、械系統(tǒng)、傳感器。隨后列舉了用于微小質(zhì)量檢測的幾種常用傳感器：石英天平、薄膜體聲波諧振器和微懸臂。其中微懸臂具有最易與IC集成,質(zhì)量分辨率高等優(yōu)點因而具有廣泛的應(yīng)用前景。 論文第2章介紹了微懸臂質(zhì)量傳感器的背景。按照工作模式不同,微懸臂可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。分析和比較了這兩種工作模式各自的優(yōu)缺點。其次講述了微懸臂傳感器常用的驅(qū)動方式和信號輸出方式。此外,對懸臂傳感器的發(fā)展與應(yīng)用也作了簡單介紹。 第3章首先介紹了與微懸臂振動

3、相關(guān)的理論。為了得到質(zhì)量靈敏度高的傳感器,微懸臂不僅要諧振頻率高而且要本身質(zhì)量小。隨后介紹了計算機輔助工程工具:ANSYS軟件。ANSYS軟件以有限元分析技術(shù)為其數(shù)學(xué)核心。在制備微懸臂之前,利用電子計算機預(yù)先模擬所設(shè)計的微結(jié)構(gòu)。通過觀察模擬結(jié)果,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計上存在的問題。 第4章介紹了本文中用到的微加工技術(shù)。 第5-6章分別提出了雙金屬微懸臂和單金屬微懸臂的設(shè)計方案,并針對設(shè)計方案進(jìn)行了模擬和優(yōu)化。完善了相應(yīng)的微加工流程