在加州理工学院和罗切斯特大学,研究人员开发了一种超灵敏的微传感器加速度计。
设备使用激光检测运动,尽管尺寸很小,但仍可以极高的灵敏度检测运动。于其质量低,它还可以在很宽的频带内工作,这意味着它可以检测到数十微秒内发生的运动,比当今使用的传感器快数千倍。
州理工学院应用物理学教授奥斯卡·画家(Oskar Painter)和他的团队在《自然光子学》(Nature Photonics)评论中描述了该新设备及其功能:“我们设计的这种新技术结构表明,高性能光学传感器可以小型化并与其他产品集成在一起,恒温阀芯以便有一天可以投放市场。 Painter还是加州理工学院Kavli纳米科学研究所所长。我们的研究目标是扩展原理。具有大的光学干涉仪,并将其减小到纳米水平,关键要素是用于读取的微型光学腔,恒温阀芯“画家奥斯卡·加利福尼亚技术研究所的介绍。

型光学共振腔只有一个长度大约20微米,一微米宽,十分之一微米厚。纳米束就像拉链的两面一样,其中一根悬挂着经过测试的质量。激光进入系统时,纳米级充当光路,以在纳米束光腔来回反射的区域中引导光。链式感测质量移动时,两条纳米线之间的距离也会改变,这会改变系统反射的激光强度。于系统反射的激光信号对质量运动的检测极为敏感,因此可以在大约一秒钟的时间内检测到几个飞安(纳米)(大约质子直径)的位移。于谐振腔的尺寸和检测质量较小,因此系统中反射的光以特定方式推动检测质量。
而言之,激光减弱或抑制了检测到的质量的运动。
Painter说:“大多数传感器完全受到热噪声或机械振动的影响,在我们的设备中,光在减少热运动和冷却系统方面起着重要作用。
270℃),这大大增加了检测加速度的范围,因此该设备可以测量非常小的加速度和非常大的加速度。研究小组计划将其光学加速度计与激光器和检测器集成在硅芯片中。过去的10到15年中,一些微电子公司试图将激光和光学设备集成到其微电子硅产品中。Painter说,它仍然需要大量的工程工作,但是由于这些公司的技术进步,实际上有可能开始制造这些高灵敏度光学干涉仪的微型产品。

要作者包括亚历山大·克劳斯(Alexander Claus)和蒂姆·布鲁斯(Tim Brauss)(加利福尼亚理工学院的毕业生),马丁·温格(Martin Winger)(前博士后,目前在瑞士苏黎世的一家名为Sensirion的传感器公司工作)。项研究是与Painter小组成员和前博士后研究员Qiang Lin合作进行的,Liing Lin目前正带领其研究小组在罗切斯特大学进行研究。项工作得到了QuASaR高级防御项目管理计划和国家科学基金会的支持。关更多信息,请访问www.aph.caltech.edu/people/painter_o.html。扫描电子显微镜图像形成在硅微芯片表面上的光机械加速度计阵列。色区域表示悬浮在芯片纳米蚀刻区域中的测试质量。
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