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摘要:针对常规TO封装下红外光源辐射量在一定光程下严重衰减的不足,基于自研的MEMS红外光源结构,提出了用于红外辐射增强的反射镜及用于光束准直的透镜封装结构,以期大幅提高光源有效辐射效率.本文基于Zemax软件对红外光源在光路中的辐射特性进行了模拟仿真.仿真结果表明:红外光源放置于9.52 mm口径、9.41 mm深度的抛物面反射镜的焦点位置,辐射能量提高了15.5倍;采用2.2 mm厚的BaF2材料的双凸曲面辐射透镜,红外光线呈准直收敛辐射,辐射效率最大可以达到27.42%.本工作研究成果为红外光学气体传感器光源提供了合理的红外辐射增强结构尺寸参数,有效提高了系统的稳定性和光源的辐射效率....
摘要:为进一步提升红外气体传感器的性能,提出了一种可实现辐射自增强的多层纳米交叠复合非晶碳薄膜材料应用于红外光源,对材料制备的关键工艺及性能表征进行了深入研究,以期大幅提高光源的辐射效率,降低功耗.采用非平衡磁控溅射工艺制备了含钛的周期性非晶碳复合薄膜,在不同退火条件下进行了方阻及光学吸收率测试表征.结果表明,多层纳米厚度交叠薄膜有效降低了薄膜的应力;氧等离子体表面刻蚀调控工艺实现了高辐射率纳米纤维材料的集成制备;制备的非晶碳纳米复合薄膜在高温800℃退火后呈现出良好的电阻热稳定性,在波长5~6 μm内吸收率大于80%,最高接近84%.本工作为该辐射自增强的非晶碳薄膜应用于MEMS红外光源提供了一定的技术支持....
摘要:基于等离子体再聚合技术制备了纳米纤维—纳米锥双层森林结构,并通过磁控溅射工艺在结构表面引入金属纳米颗粒实现了双层复合纳米森林结构,工艺流程简单便捷,与常规微纳加工工艺兼容性好,易于实现大面积的并行加工.将纳米森林的陷光效应和金属纳米颗粒的表面等离激元效应相结合,对双层复合纳米森林结构的光吸收特性进行深入研究与探索,最终实现了该复合纳米森林结构在1.5~25 μm波长范围内84.1%的平均吸收率.具有宽光谱高吸收光学特性的双层复合纳米森林结构有望在提高红外器件性能和拓展器件应用等方面获得广泛应用....
摘要:基于微流控梯度网络理论和相关的数学模型,设计了一种新型的浓度倍比稀释微流控芯片结构,对其混合和稀释功能进行了仿真,并结合微加工工艺进行了芯片制备.初步实验结果表明,芯片两个入口处分别以3.267∶1的体积流量比注入去离子水与待稀释试剂样品时,在混合通道入口处两种流体能够进行等体积混合.当芯片两个入口的体积流量分别设置为1.225 μL/min和0.375 μL/min时,经过4 min后在芯片的四个出口可分别得到经过两倍稀释后的试剂样品,稀释精度达到98%.该浓度状态能长时间保持稳定,进而为抗茵药物敏感实验的研究提供了一条方便快捷、试剂用量少的新途径....
摘要:基于在微通道内设置障碍物可以提高混合效率的方法,以T型方波通道微混合器为基础,设计了一种新型的、具有挡板结构的被动式微混合器,并采用有限元方法建立了仿真模型,分析比较了T型直通道微混合器、T型方波通道微混合器和具有挡板结构的T型方波通道微混合器在不同雷诺数(Re)下器件内流体的流动特性和混合效率.研究结果表明,具有挡板结构的T型方波通道微混合器在挡板阻塞比为1/4时具备最优的综合性能,也即在较宽Re值范围(5~60)内可实现流体的快速、高效混合,混合效率高于95%....
摘要:报道了一种基于双层多晶硅材料的MEMS热电偶真空度传感器.该器件采用双层热偶排布方式可进一步减小器件横向尺寸,同时采用XeF2各向同性正面刻蚀技术释放形成微腔结构,该技术避免了湿法腐蚀工艺复杂、不易控制等缺陷.在器件制备的基础上,对该器件在不同真空度条件下的响应特性进行了测试,测试结果表明该器件在常温下的真空响应上限达105 Pa.而不同加热功率条件下,该器件的响应灵敏度随着加热功率的增大呈增大趋势....
摘要:目的:利用新型纳米森林材料,构建一种操作简单、检测快速、灵敏度高的用于现场检测的自驱动微流控芯片.方法:利用MEMS加工技术制备出具有优良光学性能和大表面积的石英纳米森林结构微流道,对该纳米森林结构的高度、宽度/横向尺寸、密度、表面积、光学性能、毛细驱动效果、荧光增敏效果做出评价,利用双抗体夹心的方法进行蓖麻毒素的检测.结果:纳米纤维锥底直径200 ~ 300nm,高度约1.0μm,纳米森林的密度约为10个/μm2,估测表面积比底面积达5∶1以上.其在波长为680nm处的透光率达89.5%,驱动流速约5mm/s,与平面结构相比,其饱和荧光显色成倍提高.蓖麻毒素的检测限低于10pg/ml,在10 ~6 250pg/ml范围内具有较好线性关系.结论:基于纳米森林结构,成功构建了一种具有超大表面积和高灵敏度的毛细自驱动微流控芯片....
摘要:针对现有的MEMS湿度传感器制备工艺复杂、灵敏度较低等问题,文中报道了一种基于纳米化聚酰亚胺材料的MEMS湿度传感器,该器件的感湿材料是利用等离子技术对聚酰亚胺进行表面修饰制备的,该方法简单且与CMOS工艺兼容。同时文中对同样结构基于亚胺化聚酰亚胺材料和纳米化聚酰亚胺材料的两种器件在不同湿度条件下的电容响应特性进行了测试,测试结果表明,在相对湿度50%~80%范围内,基于纳米化聚酰亚胺材料的器件灵敏度高于同样结构基于亚胺化聚酰亚胺材料器件约50%。...
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