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作者：曲密厦门大学

学位级别：硕士

原位透射电镜技术通过引入外部刺激,使得研究人员可以在透射电镜中实时观察材料的动态变化过程,其中主要包括液相和气氛环境下的光、电、力、热、流动等。流动不仅可以补充反应物,去除电子束辐射分解产物,同时可以研究流体本身的物理特... 详细信息

原位透射电镜技术通过引入外部刺激,使得研究人员可以在透射电镜中实时观察材料的动态变化过程,其中主要包括液相和气氛环境下的光、电、力、热、流动等。流动不仅可以补充反应物,去除电子束辐射分解产物,同时可以研究流体本身的物理特性。本文创新搭建了原位透射电镜流体观测平台,并设计应用了原位液相流动芯片和流动加热芯片,以下是研究的主要内容:1、搭建了原位透射电镜流体观测平台,其中包含原位流体样品杆、原位流体安全控制系统和高真空检漏仪。在原位流体样品杆上,创新使用高分子密封膜的方式进行样品杆管路与芯片的密封,并优化了压盖结构和材质来保证了密封性能。在原位流体安全控制系统上,可以高效精准控制流体流速(0～15 μL·s-1),最小流速单元为5 nL·s-1。2、研制了原位透射电镜液相流动芯片,其中包括上片和下片,下片尺寸为4 mm × 8 mm,上片为3 mm × 6 mm并设有流道。利用单分散纳米颗粒作为液体流动的示踪剂,在纳米尺度上直接跟踪微流体单元的迁移,发现了气液界面更新过程中流体单元迁移速度加快两个数量级的传质现象。3、设计并制备了一种原位透射电镜液相流动加热芯片,其中包括上片和下片,并在下片上设置了隔热结构,由隔热段和支撑段组成。在芯片电热性能测试中,900mW的输入功率足以产生227℃的加热温度,相比无隔热的芯片热效率提高了 45%,同时在寿命和稳定性测试中均表现良好。并利用红外相机进行成像,在122℃时,隔热效果可以达到40%。此外,在100℃氢氧化钠(NaOH)溶液中对二氧化硅(SiO2)纳米颗粒进行原位蚀刻,验证了芯片的性能。

关键词：原位液相透射电镜液相流动加热 mems芯片

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井中永置式套管外三分量光纤mems地震检波器研究

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石油物探 2024年第1期63卷 149-160页

作者：梁兴李东明刘帅张永强中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司浙江杭州311100 中国船舶集团有限公司第七一五研究所浙江杭州310023

针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里帕罗(F-P)干涉原理和微机电(mems)技术的三分量光纤mems地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设... 详细信息

针对非常规油气井套管外永置式微振动监测,研制了一种基于光纤法布里帕罗(F-P)干涉原理和微机电(mems)技术的三分量光纤mems地震检波器,将微地震信号转化为F-P腔长的变化,通过超快光谱探测技术和动态白光干涉解调技术实现高速解调。设计并理论仿真了μm/g量级的高灵敏度mems加速度芯片,突破大深度双面套刻工艺完成芯片样品制造。采用高集成度小型化结构设计、无胶封装工艺设计和陶瓷微加工工艺实现25 mm微型外径,满足套管外永置式安装要求,提高了高温检测精度。在实验室完成了检波器与标准电学加速度计的性能对比测试,结果表明:检波器可耐受175 MPa高压和180℃高温,灵敏度分别为1.2382,1.2590,1.0862μm/g,工作频带为0~350 Hz,量程为±5 g,线性度误差mems地震检波器可以发挥重要的监测作用。

关键词：光纤F-P传感永置式套管外三分量地震检波器 mems芯片耐高温高压

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温度弱敏感光纤高温压力传感器技术研究

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物理学报 2023年

作者：王伟李金洋毛国培杨艳高志强马骢钟翔雨史青北京遥测技术研究所

针对高温压力测量需求，提出了一种温度弱敏感的光纤微机械电子（mems）压力传感技术。该技术采用非本征光纤法布里-珀罗干涉（Extrisic Fabry-Perot Interference，EFPI）模型，利用mems压力敏感膜片对干涉光信号进行被动调制，进而实... 详细信息

针对高温压力测量需求，提出了一种温度弱敏感的光纤微机械电子（mems）压力传感技术。该技术采用非本征光纤法布里-珀罗干涉（Extrisic Fabry-Perot Interference，EFPI）模型，利用mems压力敏感膜片对干涉光信号进行被动调制，进而实现压力信号测量。通过仿真计算热应力和材料自身热膨胀引入的温度寄生响应来分析温度信号对膜片位移的影响。在此基础上结合亚微米级白光干涉响应技术和低热应力封装工艺，研制了高温压力传感器样机。实验测试结果表明，在20～400℃范围内，可满足0～100kPa压力测量，由温度变化引入测量误差低于4%。

关键词：高温光纤压力传感法布里-珀罗干涉 mems芯片

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一种硅基mems装置侧壁摩擦系数检测方法

一种硅基MEMS装置侧壁摩擦系数检测方法

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第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：曹骏冯常磊代俊北京理工大学

本文涉及一种基于电热驱动的反射式MOEMS光开关装置,通过可恢复式电热保险构的运动切换光开关的保险或导通状态。因为可恢复式电热保险机构在实现微弹簧-质量结构锁定或解锁的过程中在它们的侧壁接触面间存在电热驱动力、弹簧力和摩擦... 详细信息

本文涉及一种基于电热驱动的反射式MOEMS光开关装置,通过可恢复式电热保险构的运动切换光开关的保险或导通状态。因为可恢复式电热保险机构在实现微弹簧-质量结构锁定或解锁的过程中在它们的侧壁接触面间存在电热驱动力、弹簧力和摩擦力的相互作用,为了可靠地实现可恢复运动功能,需分析和研究它们侧壁接触面间的摩擦力。摩擦学理论认为,滑动摩擦是克服表面粗糙峰的机械啮合和分子吸引力的过程,摩擦力就是机械作用和分子作用阻力的总和,在微机电系统中,由于尺寸效应,摩擦系数不再是一个常数。本文设计并制作了一种微摩擦试验机,用于评价基于单晶硅材料的mems器件横向接触表面的静摩擦系数和动摩擦系数。在这个测试中系统中的一个梭子作为负载结构,另一个梭子通过电热驱动结构来回移动,迫使摩擦产生。最后,在显微镜下用微型摩擦试验机测量了所制备结构的动、静摩擦系数,测试结果揭示了微机电系统摩擦学行为的一些特点。

关键词：微光机电系统 mems芯片电热执行器摩擦系数

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自放电实现等离子体灭菌的装置研究

自放电实现等离子体灭菌的装置研究

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作者：蒋林秀桂林电子科技大学

学位级别：硕士

利用大气压低温等离子体实现病原细菌灭活,对于预防和控制感染,保证医疗质量具有十分重要的意义。本文针对现有低温等离子体装置需外接庞大的载气系统、不利于便携式的不足,提出了一种新型的离子风和自激发等离子体射流相结合的集成装置... 详细信息

利用大气压低温等离子体实现病原细菌灭活,对于预防和控制感染,保证医疗质量具有十分重要的意义。本文针对现有低温等离子体装置需外接庞大的载气系统、不利于便携式的不足,提出了一种新型的离子风和自激发等离子体射流相结合的集成装置,具体工作如下:首先,在针-网离子风测速实验的基础上,设计了级联式单针-网和多针-网离子风灭菌装置。采用两种装置进行风速测量实验,均发现在其他条件不变的情况下,风速与所加电压呈线性关系增长。同样增加离子风级数可知风速也随级数的增加而增加,但会慢慢趋于稳定,在级数为10级时两个装置的风速都达到4.57m/s。对比分析正负电晕放电产生离子风速的大小可知,负电晕放电产生的离子风速更大。但由于多级多针-网装置中每一级都有多个针-网同时放电而影响实验结果。遂采用十级单针-网装置进行灭菌实验,采用直流负高压电源作为实验电源,验证了级联式单针-网离子风可以对细菌进行杀灭,且灭菌效果随着灭菌时间的增加而增加。其次,为进一步提高等离子体灭菌系统的微型化,在针-柱放电能产生稳定的离子风实验基础上,设计并研制出基于LIGA工艺的mems针-阵列式柱装置。在稳定放电的情况下,进行了灭菌效果验证实验,实验表明,在改变灭菌时间条件下,随着灭菌时间的增加灭菌率也随之增加。同时发现灭菌距离对灭菌效果是有影响的,过长会导致灭菌率降低甚至无效果。再者,采用直流放电研制了一种便携式针-矩形环自激发大气压空气等离子体射流灭菌装置,可产生稳定的正负等离子体射流,并在灭菌时间分别为60s、120s和120s、150s时实现对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌完全灭活。可以得出正负等离子体射流对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌这两个菌种的灭菌效果有较大差异,且正等离子体射流的灭菌效果要优于负等离子体射流。等离子体射流对大肠杆菌的杀灭率明显高于金黄色葡萄球菌。最后,设计制作了十级单针-网离子风装置和针-矩形环等离子体射流装置相结合的水平和垂直集成系统,通过实验得知,垂直系统的灭菌效果更好。垂直集成系统,产生的等离子体射流更长、更稳定,得出离子风装置可以代替载气系统,实现自进气的等离子体射流系统,通过增加离子风装置的级数和所施加的电压,可以增加等离子体射流的长度,使得灭菌效果增加。

关键词：自激发等离子体射流灭菌离子风 mems芯片

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一种无阻塞mems光开关的设计

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电子设计工程 2021年第19期29卷 84-87,92页

作者：梁海涵卜勤练肖清明郑洁吴晓平王震武汉邮电科学研究院湖北武汉430074 武汉光迅科技股份有限责任公司湖北武汉430205

全光交换是光纤通信的发展趋势,而光开关是实现全光交换的核心器件。随着技术的进步,光开关的通道数越来越多,光信号在切换通道时,会产生阻塞,目前的研究中,对该方面的研究较少,如何解决光开关的阻塞问题,就成了目前研究的重点。基于解... 详细信息

全光交换是光纤通信的发展趋势,而光开关是实现全光交换的核心器件。随着技术的进步,光开关的通道数越来越多,光信号在切换通道时,会产生阻塞,目前的研究中,对该方面的研究较少,如何解决光开关的阻塞问题,就成了目前研究的重点。基于解决这种问题的目的,文中采用了寻找mems(微机电系统)光开关无干扰点的方法,介绍了mems光开关技术,从设计方案、电路驱动控制模块、mems芯片的工作原理等方面进行论述,详细分析了mems光开关的阻塞问题,通过无干扰点的自动选取方法,结合所测波形图的试验得出,所设计的mems光开关具有严格无阻塞的功能。

关键词：全光交换阻塞无干扰点 mems芯片

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