Самокалибрующиеся электромеханические устройства - основа для создания сверхточных датчиков прямо на электронном чипе

Микроэлектромеханические системы и устройства (Micro Electromechanical Systems, MEMS) являются очень перспективным направлением, которое сможет преобразить некоторые области высоких технологий будущего. Но, MEMS имеют один существенный недостаток, в настоящее время являющийся основным тормозом применения этой технологии. Этим недостатком MEMS является их невысокая точность, вытекающая из того, что в настоящее время еще нет технологий, с помощью которых можно производить микроскопические объекты одной и той же формы, сохраняя при этом заданные размеры. Так же невысокой точности датчиков на основе MEMS способствует тот факт, что сейчас еще не найдены или не реализованы методы измерения микроскопических значений, таких как сила, расстояние, скорость, что влечет за собой отсутствие единых стандартов. Теперь же, благодаря работе группы исследователей из университета Пурду, эта ситуация может измениться. Ученым удалось разработать и изготовить первые образцы MEMS, которые обладают функцией самокалибровки. Такая уникальная функция позволит этим MEMS стать основой для создания широкого спектра различных сверточных датчиков, которые найдут применение в самых различных областях, от медицинских до военных разработок.
Погрешность и точность MEMS определяется их миниатюрными размерами и точностью технологий, с помощью которых они были изготовлены. В таких микроскопических масштабах, размеры MEMS обычно равны нескольким миллиардным частям метра, при производстве невозможно гарантировать, что все экземпляры MEMS имеют одинаковую форму и размеры. Таким образом, измерительные устройства, в качестве датчиков которых выступают различные MEMS, должны использовать функцию калибровки, с помощью чего будет производиться компенсация измеряемого значения в зависимости от особенностей каждого экземпляра MEMS. Но, как уже упоминалось ранее, в настоящее время еще нет стандартов и методик, с помощью которых можно оказать на MEMS воздействие заданной величины и измерить получаемый результат.
Первым шагом технологии, называемой микроэлектро метрологией (electro micro metrology, EMM), стала методика, разработанная учеными университета Пурду, с помощью которой можно очень точно измерить значение силы, прикладываемой к MEMS, что в свою очередь, позволяет выполнять калибровку измерительного устройства. В состав EMM так же будут входить методики измерения электрических характеристик MEMS, времени хранения электрического заряда и другие механические и электрические свойства MEMS. При этом, такие измерительные и калибровочные устройства могут располагаться прямо на электронном чипе в непосредственной близости от MEMS для того, что бы постоянно выполнять калибровку датчика MEMS, характеристики которого могут изменяться в течение времени под влиянием факторов окружающей среды, среди которых такие факторы, как температура, давление, освещенность и другие.
Такой симбиоз MEMS и системы калибровки станет основой для создания дешевых датчиков прямо на кристалле чипа, которые будут обладать сверхвысокой точностью. Такие датчики станут основой для создания различного рода химических и биологических детекторов, мощных научных лабораторных инструментов, с помощью которых такие обл
Микроэлектромеханические системы и устройства (Micro Electromechanical Systems, MEMS) являются очень перспективным направлением, которое сможет преобразить некоторые области высоких технологий будущего. Но, MEMS имеют один существенный недостаток, в настоящее время являющийся основным тормозом применения этой технологии. Этим недостатком MEMS является их невысокая точность, вытекающая из того, что в настоящее время еще нет технологий, с помощью которых можно производить микроскопические объекты одной и той же формы, сохраняя при этом заданные размеры. Так же невысокой точности датчиков на основе MEMS способствует тот факт, что сейчас еще не найдены или не реализованы методы измерения микроскопических значений, таких как сила, расстояние, скорость, что влечет за собой отсутствие единых стандартов. Теперь же, благодаря работе группы исследователей из университета Пурду, эта ситуация может измениться. Ученым удалось разработать и изготовить первые образцы MEMS, которые обладают функцией самокалибровки. Такая уникальная функция позволит этим MEMS стать основой для создания широкого спектра различных сверточных датчиков, которые найдут применение в самых различных областях, от медицинских до военных разработок. Погрешность и точность MEMS определяется их миниатюрными размерами и точностью технологий, с помощью которых они были изготовлены. В таких микроскопических масштабах, размеры MEMS обычно равны нескольким миллиардным частям метра, при производстве невозможно гарантировать, что все экземпляры MEMS имеют одинаковую форму и размеры. Таким образом, измерительные устройства, в качестве датчиков которых выступают различные MEMS, должны использовать функцию калибровки, с помощью чего будет производиться компенсация измеряемого значения в зависимости от особенностей каждого экземпляра MEMS. Но, как уже упоминалось ранее, в настоящее время еще нет стандартов и методик, с помощью которых можно оказать на MEMS воздействие заданной величины и измерить получаемый результат.
Первым шагом технологии, называемой микроэлектро метрологией (electro micro metrology, EMM), стала методика, разработанная учеными университета Пурду, с помощью которой можно очень точно измерить значение силы, прикладываемой к MEMS, что в свою очередь, позволяет выполнять калибровку измерительного устройства. В состав EMM так же будут входить методики измерения электрических характеристик MEMS, времени хранения электрического заряда и другие механические и электрические свойства MEMS. При этом, такие измерительные и калибровочные устройства могут располагаться прямо на электронном чипе в непосредственной близости от MEMS для того, что бы постоянно выполнять калибровку датчика MEMS, характеристики которого могут изменяться в течение времени под влиянием факторов окружающей среды, среди которых такие факторы, как температура, давление, освещенность и другие.
Такой симбиоз MEMS и системы калибровки станет основой для создания дешевых датчиков прямо на кристалле чипа, которые будут обладать сверхвысокой точностью. Такие датчики станут основой для создания различного рода химических и биологических детекторов, мощных научных лабораторных инструментов, с помощью которых такие области как биотехнологии и нанотехнологии станут развиваться более быстрыми темпами.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.