AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ NA TEMAT:
|
|
- Ewa Leszczyńska
- 6 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ NA TEMAT: Metrologia zmian masy za pomocą układów MEMS AUTOR Magdalena Moczała PROMOTOR Prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk obszar nauk technicznych, dziedzina nauk technicznych, dyscyplina: elektronika Wrocław 2017 r.
2 I. WSTĘP, CEL I TEZA PRACY Rozwój nanotechnologii jest ściśle związany z rozwojem nowatorskich metod i technik opracowanych dla badań właściwości mikro- i nanostruktur. Aktywność autorki rozprawy doktorskiej była skupiona wokół zastosowania układów typu MEMS i NEMS jako czujników zmian masy, których istotą jest obserwacja zmiany ich częstotliwości rezonansowych. Dzięki miniaturyzacji czułość pomiarowa i zdolność rozdzielcza tego typu układów stała się na tyle duża, że możliwa jest obserwacja zmian masy wynikająca z adsorpcji pojedynczych molekuł w zakresie joktogramów [1] oraz zmiany siły w zakresie femtoniutonów [2]. Zasadnicze trudności wynikają ze złożonej struktury układów MEMS i NEMS, ich niewielkich wymiarów i dużych częstotliwości rezonansowych tego typu zespołów sięgających często kilku megaherców. Detekcja (analiza jakościowa) na poziomie joktogramów za pomocą układów pracujących w ultra wysokiej próżni (ang. ultra high vacuum, UHV) w temperaturze ciekłego helu (5,5 K) odbywa się na zasadzie pojedynczego eksperymentu [2] i raczej nie ma możliwości jej zastosowania poza specjalizowanym laboratorium badawczym. Zastosowanie struktur MEMS i NEMS jako czujników zmian masy jest niezwykle interesujące z punktu widzenia biotechnologii [3]. Przyszłe zastosowanie takich czujników związane jest z detekcją pojedynczych molekuł białek, wirusów, protein, enzymów czy nici DNA [3]. Prace związane z detekcją masy do zastosowań biochemicznych za pomocą rezonansowych struktur takich jak kamertony kwarcowe [4] czy mikrodźwignie [5] prowadzone były już wcześniej w Wydziałowym Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur (ZMMiN) Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki (WEMiF) Politechniki Wrocławskiej (PWr.). W badaniach tych osiągano mniejsze zdolności rozdzielcze, niż te prezentowane w niniejszej rozprawie lub konieczne było zastosowanie złożonych układów pomiarowych (np. głowic optycznych) [6]. Zaproponowane rozwiązanie realizowane w ramach niniejszej rozprawy jest prostsze pod względem odczytu, sterowania i o większej przepustowości niż poprzednie konstrukcje realizowane w ZMMiN PWr. Zastosowanie nowatorskich struktur otoczonych precyzyjnymi układami sterującymi i pomiarowymi w połączeniu z opracowanymi w ramach rozprawy doktorskiej metodami kalibracji narzędzia pomiarowego pozwoliło na ilościową ocenę (pomiar) podstawowych parametrów i zjawisk związanych ze zmianą masy np. podczas procesu adsorpcji molekularnych warstw samoorganizujących się (ang. selfassembling monolayers, SAM). Badania uwzględniały również projekt i charakteryzację układu detekcji i aktuacji drgań przetwornika mechanicznego struktur FoMaMet (force and mass metrology), a także proces wzorcowania odpowiedzi systemu do pomiaru zmian masy za pomocą struktur osadzanych wiązką elektronową (ang. focused electron beam induuced deposition, FEBID). Dodatkowo za pomocą zogniskowanej wiązki jonów (ang. focued ion beam, FIB) przeprowadzona została modyfikacja ustroju mechanicznego np. poprzez zmniejszenie wymiarów struktury. Szczegółowe cele badawcze niniejszej rozprawy przedstawiono w następujących punktach: projekt, wykonanie, modyfikacja oraz charakteryzacja struktur FoMaMet, opracowanie metod i technik aktuowania czujników zmian masy na bazie dwustronnie zamocowanych belek mikromechanicznych, opracowanie metod pomiaru drgań i wychyleń czujników zmian masy, pomiar wychyleń belek dwustronnie zamocowanych w zakresie ugięć rzędu ułamków nanometrów i częstotliwości rzędu kilkuset kiloherców, projekt i charakteryzacja układu pomiaru i aktuacji drgań przetwornika struktur FoMaMet, proces wzorcowania odpowiedzi systemu do pomiaru zmian masy za pomocą struktur osadzanych wiązką elektronową (FEBID),
3 przeprowadzenie eksperymentów osadzania wybranych molekuł struktur SAM na strukturach FoMaMet, opracowanie odwracalnego procesu osadzania struktur molekularnych SAM. II. OPIS ETAPÓW BADAŃ W ramach badań opisanych w niniejszej rozprawie opracowano rodzinę belek dwustronnie zamocowanych zwanych też mostkami. Dlatego też, dla przejrzystości przedstawionych rezultatów zastosowano podział na nano i mikromostki, uwzględniający grubość struktur, oraz sklasyfikowano je na kolejne generacje. Rodzina struktur FoMaMet została zestawiona w tabeli 1. Poszczególne generacje pokazują etapy ewolucji mostków FoMaMet powstających na bazie kolejnych doświadczeń badawczych. I tak zaczynając od struktur najprostszych nanomostków FoMaMet I, które nie umożliwiały zastosowania elektrycznych metod wzbudzania i detekcji drgań. Na podstawie tych struktur zaprojektowano w kolejnym kroku mikromostki FoMaMet II, dla których wykonano szereg eksperymentów związanych z elektrycznymi metodami aktuacji i detekcji drgań. Eksperymenty te pokazały jak ważna jest konfiguracja mostka pomiarowego i jego kompensacji dla pomiarów zmian napięć generowanych przez siłę elektromotoryczną indukcji. Na tej podstawie zaprojektowano struktury FoMaMet IV, które poprzez zastosowanie pomiarowego mostka Wheatstone a na chipie pozwoliły na całkowitą kompensację mostka pomiarowego. Dodatkowo, także na bazie mikromostków FoMaMet II powstała idea zastosowania struktur osadzanych z zastosowaniem zogniskowanej wiązki elektronów (FEBID) jako detektorów ugięcia, co zostało
4 zrealizowane na strukturach mikromostków FoMaMet III. Wszystkie doświadczenia zebrane podczas eksperymentów z tymi strukturami zaowocowały w ostatecznej wersji mikromostków FoMaMet V, które wytrawiono na podłożach krzemowych o orientacji <110> i osadzono dodatkową warstwę metalizacji do pomiarów adsorpcji warstw molekularnych. Charakteryzacja za pomocą mikroskopii AFM W związku z niewielkimi wymiarami przetwornika mechanicznego silnie utrudniona jest metrologia struktur MEMS, a to znaczy ilościowe wyznaczanie ich właściwości W celu scharakteryzowania właściwości mechanicznych konieczne jest zastosowanie odpowiednich metod charakteryzacji, które pozwolą na dokładne pomiary wychyleń często mniejszych niż nanometr oraz sił rzędu pikoniutonów. Według autorki rozprawy, techniki to umożliwiające to mikroskopia elektronowa i mikroskopia sił atomowych AFM. W ramach niniejszej pracy mikroskop AFM zastosowano w celu wyznaczenia stałej sprężystości oraz częstotliwości rezonansowej nanomostków FoMaMet I (100). W tym celu wykorzystano technikę spektroskopii sił AFM. Po upewnieniu się, że ostrze znajduje się w centralnej części wzdłuż obu osi nanomostka rejestrowano krzywą wychylenia belki AFM w funkcji ruchu skanera piezoelektrycznego. Na podstawie tych danych możliwe było wyznaczenie siły z jaką działano, natomiast z nachylenia krzywej wychylenia, wyznaczenie stałej sprężystości badanej nanostruktury. Przykładowy wykres prezentujący takie zależności przedstawiono na rysunku 1. Sztywność nanomostka została oszacowana na 9,9 N/m. Rys. 1. Wyniki spektroskopii sił AFM zmierzone dla nanomostka FoMaMet I o wymiarach: długość 49 µm oraz szerokość 10 µm: (a) wychylenie belki pomiarowej AFM w funkcji wychylenia piezoskanera oraz (b) działająca siła w funkcji wychylenia piezoskanera uzyskana z krzywej wychylenia [7,8]. Nowością badań prowadzonych przez autorkę rozprawy było użycie AFM do precyzyjnych pomiarów statycznego wychylenia mikromostków wywołanych elektrotermicznie i elektromagnetycznie. W ten sposób dokonano charakteryzacji dwóch stosowanych metod aktuacji w zakresie wychyleń statycznych. W układzie takim ostrze belki AFM jest w stanie zmierzyć nie tylko różnice wysokości wynikające ze zmian topografii próbki, ale także różnice wynikające z wychylania się struktury jako reakcję na statyczną aktuację. W badaniach tych wykorzystano również możliwość precyzyjnego sterowania siłą nacisku z jaką może być przeprowadzany pomiar w trybie statycznym CM AFM. Mikromostek FoMaMet II aktuowano poprzez modulowany w czasie sygnał stałoprądowy DC. W taki sposób struktura wychylała się dla sygnału elektrycznego o niezerowej amplitudzie, co rejestrowano w trybie statycznym AFM. Wychylenie mikromostka było sterowane sygnałem o przebiegu prostokątnym o zadanej wartości (tj. amplitudzie, np. 1 ma) i okresie trwania (np. 1 s) co zaprezentowano na rysunku 2.
5 Rys. 2 Przykładowy impuls stosowany do pomiaru aktuacji wychylenia mikromostka FoMaMet II za pomocą mikroskopu AFM [9]. Charakterystykę statycznego wychylenia w funkcji prądu pobudzenia zaprezentowaną na rysunku 3. W pierwszej kolejności wykonano pomiary elektrotermicznej aktuacji. Wychylenie to było kwadratową funkcją prądu przepływającego przez metalizację zgodnie z definicją mocy rozpraszanej w strukturze. Następnie ta sama struktura została umieszczona w stałym polu magnetycznym. Zarejestrowane wychylenia wykazały kształt niesymetrycznej paraboli, która była wynikiem złożenia termicznego parabolicznego oraz liniowego magnetycznego wychylenia. Rys. 3. Statyczne wychylenie mostka FoMaMet II zmierzone w polu magnetycznym: wychylenie (suma) to czarne romby, wychylenie termiczne (bez pola magnetycznego) to zielone punkty oraz różnica tych wychyleń pokazująca magnetyczne wychylenie - niebieskie gwiazdki [9]. Liniową magnetyczną zależność uzyskano przez odjęcie zmierzonych charakterystyk. Na rysunku 3 widoczne jest dwukierunkowe działanie siły elektrodynamicznej, której zwrot związany się z kierunkiem przepływu prądu. Na podstawie otrzymanych zależności wyznaczono 2 czułości/skuteczności poszczególnych aktuacji zgodnie z zależnościami: z eterm = c eterm I DC oraz z emag = c emag I DC, gdzie współczynnik c eterm wynosił 1,28 nm/a 2, natomiast dla c emag 0,70 nm/a (w polu magnetycznym równym 120 mt). Badania drgań i aktuacji wychyleń struktur FoMaMet Zastosowanie struktur MEMS jako czujników masy zakłada, że to ustrój mechaniczny będzie bezpośrednim przetwornikiem, za pomocą którego dokonywany będzie pomiar. Co więcej,
6 w czujnikach zmian masy opartych na strukturach MEMS najczęściej operuje się pomiarem zmiany drgań własnych struktury. Na rysunku 4 zaprezentowano wyniki pomiarów optycznych uzyskane za pomocą laserowego wibrometru Polytec MSA-500. Są to mapy wychylenia składające się z kilkunastu punktów zeskanowane wzdłuż mikromostka generacji FoMaMet II. Rys. 4. Skany wychylenia wzdłuż całej długości mikromostka FoMaMet II. Pomiary wykonane na wibrometrze laserowym Polytec MSA-500; (a) pierwszy (f 1 = 414,7 khz, A max = 22 nm), (b) drugi (f 2 = 833,7 khz, A max = 10 nm) oraz (c) trzeci (f 3 = 1 257,8 khz, A max = 2 nm) mod drgań. W tym przypadku zastosowano aktuację za pomocą piezoelementu i za pomocą wibrometrii laserowej zarejestrowano kształty poszczególnych modów, częstotliwości rezonansowe, które wyniosły kolejno: f 1 = 414,7 khz, f 2 = 833,7 khz oraz f 3 = 1 257,8 khz oraz maksymalne amplitudy drgań. Zaletą stosowania metod elektrycznych, takich jak elektrotermiczna czy elektromagnetyczna, do wzbudzania drgań struktur mikro- i nanomechanicznych jest czyste widmo drgań, (tzn. nie zawierające dodatkowych pików rezonansowych pochodzących od piezoelementu). Na rysunku 5 przedstawiono wykres demonstrujący wynik aktuacji elektrotermicznej, w której strukturę do drgań rezonansowych wzbudzano przy użyciu dwóch częstotliwości: f rez oraz 1 2 f rez (wychylenia zmierzone za pomocą interferometru firmy SIOS). Porównane zostały wyniki pomiarów przy różnych rodzajach sygnału zasilającego mikromostek. Widoczne jest, że dla zerowej wartości prądu DC aktuacja występuje tylko dla częstotliwości 1 2 f rez. Dla sygnałów zawierających zarówno składową stałą DC jak i zmienną AC drgania można wzbudzić na obu częstotliwościach: f rez oraz 1 2 f rez. Dodatkowo widoczna jest kwadratowa zależność maksymalnej amplitudy drgań dla aktuacji na zastosowanego prądu pobudzenia AC. 1 2 f rezod Rys. 5. Pomiar z aktuacją elektrotermiczną, detekcją optyczną za pomocą wibrometru SIOS [10].
7 Dzięki zintegrowaniu na mikromostkach ścieżek metalicznych możliwe było wykonanie pomiarów drgań zrealizowanych w sposób czysto elektryczny. Ścieżki te były wykorzystywane zarówno jako element służącym do detekcji drgań, jak i do ich wzbudzenia. Kolejno przedstawione pomiary częstotliwości rezonansowych zrealizowano w drodze rejestracji siły elektromotorycznej indukcji (ang. electromotive force, EMF), realizując je zarówno w próżni, jak i w normalnej atmosferze. W tym celu zaprojektowano i wykonano uchwyt mocujący dwa magnesy neodymowe wokół drgającej struktury. Natężenie pola magnetycznego pomiędzy magnesami zostało zmierzone za pomocą miernika natężenia pola magnetycznego i wynosiło 410 mt. W ramach realizacji detekcji siły elektromotorycznej badano zmiany napięcia pojawiające się na zaciskach mikromostka, wynikające z ruchu mikrostruktury w polu magnetycznym. Wyraźny wzrost badanego napięcia sugeruje, że występuje znaczne zwiększenie wychylenia metalizacji w polu magnetycznym, co jest bezpośrednio związane z drganiami rezonansowymi. Pobudzenie odbywało się za pomocą sygnału zmiennego. Aktuacja elektromagnetyczna opiera się na wykorzystaniu siły elektrodynamicznej powstałej w przewodniku umieszczonym w polu magnetycznym przez który płynie prąd. Prezentowane w niniejszej pracy mikromostki posiadały metalizację, która umożliwiła zastosowanie tego typu aktuacji. Co więcej, mikromostki znajdowały się w stałym polu magnetycznym, które stosowane było w celu realizacji detekcji drgań EMF co pozwoliło na przetestowanie aktuacji elektromagnetycznej bez dodatkowych zmian w układzie. Na rysunku 6 zaprezentowano przykładowe krzywe rezonansowe zarejestrowane w komorze próżniowej z aktuacją elektromagnetyczną. Dzięki zastosowaniu silnego pola magnetycznego o natężeniu 410 mt siła elektrodynamiczna działająca na mikromostki była na tyle duża aby wprawić je w drgania rezonansowe z wychyleniami sięgającymi kilkunastu nanometrów. Siła elektrodynamiczna rozłożona na całej długości mikromostka, dla prądu pobudzenia 10 µa wynosiła w zależności od długości mikromostka od 0,41 do 0,86 nn. Należy pamiętać, że korzystając z pomiarowego mostka typu Wheatstone a prąd pobudzenia był w idealnej sytuacji dwukrotnie mniejszy. Pomiary przeprowadzono dla obniżonego ciśnienia i bardzo małych prądów pobudzania, z powodu dużego wzrostu dobroci drgań i silnego pola magnetycznego. Niesymetryczne kształty pików rezonansowych wynikają z efektów nieliniowych związanych ze zbyt dużymi amplitudami drgań, pojawiającymi się dla prądów pobudzenia większych niż 10 µa w niższych ciśnieniach (w zakresie od 10-3 mbar do 10-5 mbar). Rys. 6. Przykładowe krzywe rezonansowe mikromostków FoMaMet II zarejestrowane w komorze próżniowej z aktuacją elektromagnetyczną, ciśnienie równe mbar, prąd pobudzenia 10 µa. W ramach rozprawy scharakteryzowano szereg struktur z różnymi kombinacjami metod aktuacji oraz detekcji. Porównując przedstawione powyżej metody aktuacji w zastosowanym układzie z polem magnetycznym do detekcji EMF, aktuacja elektromagnetyczna okazała się najbardziej skuteczną
8 metodą. Z tego powodu, w celu przeprowadzenia kolejnych pomiarów w próżni, zdecydowano się wykorzystać aktuację elektromagnetyczną z detekcją z siły elektromotorycznej EMF. Aktuacja elektromagnetyczna została wykorzystana także do badania adsorpcji molekularnych warstw samoorganizujących się SAM. W ramach rozprawy zaproponowano także nowatorskie struktury integrujące pomiarowy mostek Wheatstone a na chipie. W strukturze FoMaMet IV dwa oporniki (R1 oraz R2) znajdują się na mikromostku oraz są zrealizowane przez podwójną ścieżkę metalizacji (Rys. 7 (a)). Są to oporniki, na których mierzona była zmiana napięcia na strukturze wygenerowana podczas ruchu mikromostka w rezonansie. Kolejne dwa oporniki (R3 oraz R4) znajdują się na mikromostku podpartym na środku i są one opornikami wzorcowymi (Rys. 7 (a)). Schemat ideowy połączenia pomiarowego mostka Wheatstone a oraz poszczególnych oporników zaprezentowano na rysunku 7(b). Rys. 7. Schemat struktury z w pełni zintegrowanym mostkiem pomiarowym Wheatstone a: (a) powiększona część maski fotolitograficznej z zaznaczonymi poszczególnymi ścieżkami pełniącymi role poszczególnych rezystorów, (b) schemat układu pomiarowego (R1 i R2 ścieżki znajdujące się na mikromostku, R3 i R4 ścieżki dopełniające). Zestawienie krzywych rezonansowych przedstawiających maksymalne wychylenie uzyskane dla tej samej struktury FoMaMet IV z tym samym sygnałem pobudzenia przyłożonym do poszczególnych rezystorów R1, R2 oraz do całej struktury w architekturze mostka Wheatstone a przedstawiono na rysunku 8. Na wykresie dodano prawą oś przedstawiającą wychylenie mikromostka. Zastosowano tutaj sygnał pobudzenia równy 1 µa. Wartość maksymalnego wychylenia dla struktury w architekturze mostka Wheatstone a jest większa o około rząd wielkości. Rys. 8. Krzywe rezonansowe mikromostka FoMaMet IV z aktuacją elektromagnetyczną i detekcją EMF. Porównanie skuteczności aktuacji dla sygnału przyłożonego do obu ścieżek na mikromostku oraz do poszczególnych z osobna.
9 Należy tutaj przeanalizować skąd wynika aż dziesięciokrotna różnica w sprawności aktuacji. Pierwszym przyczynkiem jest zastosowanie dwukrotnie większej siły elektrodynamicznej indukcji poprzez zastosowanie podwójnej metalizacji ( 2), co wpływa na dwukrotnie większe wychylenie mikromostka (maksymalne wychylenie jest liniowo zależne od siły). W wyniku tego wartość siły EMF po raz kolejny jest dwukrotnie większa ( 2 2). Co więcej dla struktur w architekturze mostka Wheatstone a pomiar zmiany EMF był dokonywany na dwóch rezystorach R1 i R2 jednocześnie, co daje kolejne podwojenie wartości ( 2 2 2). W taki sposób można szacować, że zarejestrowana wartość maksymalnej EMF powinna być ośmiokrotnie większa dla struktury w architekturze mostka Wheatstone a. Autorka rozprawy uważa, że różnica pomiędzy wartością szacowaną a zmierzoną ( 10) wynika z idealnej kompensacji pomiarowego mostka Wheatstone a, a co za tym idzie braku pojemności i rezystancji pasożytniczych, które wpływają na nierównomierne rozprowadzenie prądu pobudzającego strukturę. W wyniku czego, struktury bez kompensacji na chipie nie są w rzeczywistości pobudzane zadanym prądem. Porównując projekt struktur FoMaMet IV w architekturze mostka Wheatstone a z mikromostkami FoMaMet II z pojedynczą metalizacją widać znaczną różnicę w sprawności aktuacji. Z punktu widzenia samej aktuacji jest ona dwa razy większa i wynika to bezpośrednio z zastosowania dwóch ścieżek metalizacji. Co więcej, pomiarowy mostek Wheatstone a jest praktycznie idealnie skompensowany (prąd zasilający strukturę zawsze jest równy ½ prądu zasilającego), gdzie dla struktur kompensowanych za pomocą potencjometrów praktycznie jest niemożliwe do uzyskania z powodu znacznych pojemności pasożytniczych. Należy tutaj podkreślić, że tego typu rozwiązanie zakładające realizację pomiarowego mostka Wheatstone a na strukturze nie zostało jeszcze przedstawione w literaturze przedmiotu i eksperymenty te są pionierskie w skali światowej. Co więcej, z punktu widzenia bardzo małych wymaganych prądów pobudzenia struktury te są dobrym kandydatem do zastosowania w przyszłości w tzw. niskoenergetycznych czujnikach, które nie wymagałyby stałego zasilania. W ramach rozprawy zastosowano technologię osadzania nanostruktur ze wspomaganiem zogniskowaną wiązką elektronów w celu osadzenia struktur służących jako czujniki ugięcia oraz kalibracji czułości mostków na zmianę masy. Mikromostki FoMaMet III były strukturami bazowymi do wytworzenia struktur MEMS i NEMS z detekcją wychylenia na podstawie zmiany rezystancji struktur FEBID składających się z kompozytu Pt-C. Struktury wytworzone z kompozytu Pt-C nazwano rezystorami nanoziarnistymi (ang. nanogranular resistors, NGR). Osadzono struktury o wymiarach 18 2,5 μm 2 o wysokości zadanej 500 nm. Kolejnym krokiem było napromieniowanie struktury wiązką elektronową o parametrach 5,5 na, 2 kv z dawką równą 200 nc/μm 2. Finalną rezystancja mikromostka wynosiła 164 kω, co pozwoliło na uzyskanie rezystywności o wartości 2, Ω m. W celu sprawdzenia właściwości piezorezystancyjnych osadzonych struktur NGR przeprowadzono eksperyment statycznego uginania mikromostków z wykorzystaniem mikroskopu AFM. Wychylenie zadawano oraz śledzono korzystając z sygnałów mikroskopu, natomiast równolegle przeprowadzono pomiar zmiany napięcia na strukturze. Na rysunku 9 zaprezentowano sygnały zarejestrowane podczas statycznego uginania mikromostka za pomocą AFM.
10 Rys. 9. Wykresy: (a) wychylenie na środku oraz (b) zmiana rezystancji zarejestrowane podczas statycznego uginania mikromostka FoMaMet III z naniesionymi strukturami NGR [11]. Równolegle rejestrowano zmianę rezystancji struktury w czasie. Wynik tego pomiaru przedstawiono na rysunku 9(b), gdzie wyraźnie widoczna jest synchronizacja zmiany rezystancji, która zwiększa się, podczas naciskania mikromostka FoMaMet III. Zwiększanie rezystancji związane jest z wydłużaniem się struktur NGR, czyli zwiększeniem odległości pomiędzy nanoziarnami Pt i zmniejszeniem prawdopodobieństwa tunelowania elektronów. Na podstawie zarejestrowanej zmiany topografii równej 1,72 µm, a co za tym idzie wychylenia na środku mikromostka FoMaMet III oszacowano jego wydłużenie. Odkształcenie względne ε wyniosło 1, , natomiast zmiana rezystancji w stosunku do rezystancji początkowej ΔR/R 7, Wyznaczono współczynnik czułości odkształceniowej K dla osadzonych NGR równy 4,25, co jest wartością zbliżoną do wartości przedstawionych w literaturze dla podobnych struktur [12]. Proces osadzania warstw SAM Proces osadzania warstw SAM przeprowadzono na mikromostkach ze złota metalizacją FoMaMet V. Struktura została wstępnie oczyszczona oraz znajdowała się w wysokiej próżni o ciśnieniu równym P = mbar przez około 3 godziny w celu stabilizacji. Krzywe rezonansowe zarejestrowano przy pobudzeniu elektromagnetycznym prądem o wartości 1 µa i detekcji EMF. Początkowa częstotliwość rezonansowa wynosiła f 1 = 728,696 khz. Proces osadzania oraz kolejne pomiary odbywały się w ciśnieniu równym P = mbar. Zmiany częstotliwości rezonansowej mikromostka FoMaMet V związane z osadzaniem się molekularnej warstwy tiofenolu przedstawiono na rysunku 10. Już w pierwszej minucie po wprowadzeniu par tiofenolu zaobserwowano przesunięcie częstotliwości o 59 Hz w stronę wyższych częstotliwości. Następnie pomiary wykonano po 10 minutach oraz 90 godzinach, dla których zarejestrowano przesunięcia o odpowiednio 90 Hz oraz Hz także w stronę wyższych częstotliwości.
11 Rys. 10. Zmiany częstotliwości rezonansowej mikromostka FoMaMet V związane z osadzaniem się molekularnej warstwy tiofenolu. Zaobserwowano zjawisko przesuniecie częstotliwości rezonansowej w stronę wyższych częstotliwości, a nie jak się spodziewano w stronę niższych częstotliwości, które związane byłoby z dodaną masą. Ma to związek z powstaniem dodatkowych naprężeń w strukturze belki dwustronnie zamocowanej generowanych poprzez osadzenie molekularnej warstwy. III. PODSUMOWANIE Badania opisane w niniejszej rozprawie dotyczyły charakteryzacji i zastosowania układów MEMS do zastosowania jako czujnik zmian masy rzędu femtogramów. Dodatkowo, celem nadrzędnym było zastosowanie podejścia metrologicznego. Cel ten został osiągnięty przy użyciu odpowiednio małych narzędzi pomiarowych wytwarzanych metodami mikro- i nanotechnologii, które dodatkowo integrowane są z dedykowanym otoczeniem pomiarowym i sterującym. Narzędziami spełniającymi te założenia zaproponowanymi w ramach rozprawy są mikromechaniczne belki sprężyste dwustronnie zamocowane. Ponadto selektywność czujników została osiągnięta przez odpowiednie modyfikacje właściwości chemicznych powierzchni przetworników, tak aby posiadały one wysokie powinowactwo chemiczne do detektowanych substancji poprzez zastosowanie warstw molekularnych. Niniejsza praca jest kontynuacją badań związanych z detekcją masy do zastosowań biochemicznych za pomocą rezonansowych struktur MEMS realizowanych w ZMMiN W12 PWr. Praca ta zapoczątkowała badania nad strukturami belek dwustronnie zamocowanych, które są naturalnym krokiem ku miniaturyzacji ustroju mechanicznego układu MEMS po kamertonach kwarcowych i mikrodźwigniach. Badania te wpisują się w aktualnie realizowane prace przez laboratoria badawcze na całym świecie w celu osiągnięcia jak najlepszych rozdzielczości pomiarowych jednocześnie prostoty konstrukcji układu wzbudzania i detekcji drgań. Celem pracy było opracowanie technologii metrologicznych obejmujących projekt, charakteryzację i modyfikację przetwornika MEMS/NEMS do obserwacji procesu adsorpcji molekularnych warstw samoorganizujących się (SAMs). Badania zostały przeprowadzone w ramach projektu Fundacji na rzecz Nauki Polskiej TEAM High resolution force and mass metrology using actuated MEMS/NEMS devices FoMaMet. Aby zrealizować postawiony celu pracy w trakcie realizacji pracy doktorskiej:
12 Zaprojektowano szereg konstrukcji tworzących rodzinę struktur FoMaMet, które w końcowym etapie integrują aktuator wychylenia, detektor drgań oraz warstwę receptorową w postaci złotej ścieżki metalicznej. Zastosowano mikroskopię AFM do metrologii właściwości mechanicznych mikro- nanostruktur, a w szczególności sztywności belek dwustronnie zamocowanych z azotku krzemu. Przeprowadzono pomiary charakteryzacji statycznych wychyleń mikromostków FoMaMet spowodowanych aktuacją elektromagnetyczną i elektrotermiczną za pomocą mikroskopii AFM co pozwoliło na charakteryzację tych metod aktuacji. Opracowano metody elektrotermicznej aktuacji oraz detekcji drgań na podstawie obserwacji siły elektromotorycznej indukcji (EMF) realizowane za pomocą tego samego elementu mikrostruktury oraz przeprowadzono je zarówno w próżni jak i warunkach normalnej atmosfery. Zrealizowano pełną integrację na chipie pomiarowego mostka Wheatstone a przez co wyeliminowano problematyczne pojemności i rezystancje pasożytnicze pojawiające się dla wysokich częstotliwości podczas obserwacji siły elektromotorycznej indukcji (EMF). Zaproponowano i zastosowano struktury osadzane ze wspomaganiem zogniskowanej wiązki elektronów (FEBID) jako czujniki naprężeń do detekcji statycznego wychylenia mikromostka na podstawie obserwacji zmiany rezystancji. Zastosowano struktury osadzane ze wspomaganiem zogniskowanej wiązki elektronów (FEBID) w celu wykonania kalibracji czułości pomiarowej struktur FoMaMet. Zaproponowano i przeprowadzono odwracalny proces osadzania warstw samoorganizujących się w warunkach obniżonego ciśnienia. Zademonstrowano możliwość opracowanych metod do pomiaru adsorpcji na mikromostkach z rozdzielczością fg/hz (ag/mhz). IV. LITERATURA [1] J. Chaste, a Eichler, J. Moser, G. Ceballos, R. Rurali, a Bachtold, A nanomechanical mass sensor with yoctogram resolution., Nat. Nanotechnol. 7 (2012) doi: /nnano [2] O.M. Marago, P.H. Jones, F. Bonaccorso, V. Scardaci, P.G. Gucciardi, A.G. Rozhin, A.C. Ferrari, Femtonewton Force Sensing with Optically Trapped Nanotubes, Nano Lett. 8 (2008) doi: /nl [3] K. Eom, H.S. Park, D.S. Yoon, T. Kwon, Nanomechanical resonators and their applications in biological/chemical detection: Nanomechanics principles, Phys. Rep. 503 (2011) doi: /j.physrep [4] K. Waszczuk, G. Gula, M. Swiatkowski, J. Olszewski, W. Herwich, Z. Drulis-Kawa, J. Gutowicz, T. Gotszalk, Evaluation of Pseudomonas aeruginosa biofilm formation using piezoelectric tuning fork mass sensors, Sensors Actuators, B Chem. 170 (2012) doi: /j.snb [5] K. Nieradka, T.P. Gotszalk, G. Schroeder, A novel method for simultaneous readout of static bending and multimode resonance-frequency of microcantilever-based biochemical sensors, Sensors Actuators B Chem. 170 (2012) doi: /j.snb [6] K. Nieradka, K. Kapczyńska, J. Rybka, T. Lipiński, P. Grabiec, M. Skowicki, T. Gotszalk, Microcantilever array biosensors for detection and recognition of Gram-negative bacterial endotoxins, Sensors Actuators, B Chem. 198 (2014) doi: /j.snb [7] M. Moczała, A. Sierakowski, R. Dobrowolski, P. Grabiec, T.P. Gotszalk, Fabrication and measurement of micromechanical bridge structures for mass change detection, in: P. Szczepanski, R. Kisiel, R.S. Romaniuk (Eds.), 2013: p W. doi: / [8] M. Moczała, D. Kopiec, A. Sierakowski, R. Dobrowolski, P. Grabiec, T. Gotszalk, Investigations of mechanical properties of microfabricated resonators using atomic force microscopy related techniques, Microelectron. Eng. 119 (2014) doi: /j.mee
13 [9] M. Moczała, W. Majstrzyk, a. Sierakowski, R. Dobrowolski, P. Grabiec, T. Gotszalk, Metrology of electromagnetic static actuation of MEMS microbridge using atomic force microscopy, Micron. 84 (2016) 1 6. doi: /j.micron [10] M. Moczała, M. Babij, W. Majstrzyk, a. Sierakowski, R. Dobrowolski, P. Janus, P. Grabiec, T. Gotszalk, Technology of thermally driven and magnetomotively detected MEMS microbridges, Sensors Actuators, A Phys. 240 (2016) doi: /j.sna [11] M. Moczała, K. Kwoka, T. Piasecki, P. Kunicki, A. Sierakowski, T. Gotszalk, Fabrication and characterization of micromechanical bridges with strain sensors deposited using focused electron beam induced technology, W Recenzji W Microelectron. Eng. (n.d.). [12] C.H. Schwalb, C. Grimm, M. Baranowski, R. Sachser, F. Porrati, H. Reith, P. Das, J. Muller, F. Volklein, A. Kaya, M. Huth, A tunable strain sensor using nanogranular metals, Sensors (Switzerland). 10 (2010) doi: /s V. DOROBEK NAUKOWY Autorstwo lub współautorstwo 15 artykułów naukowych, z czego 10 z tzw. listy filadelfijskiej. Aktywny udział w ponad 20 konferencjach i seminariach naukowych, z czego 14 międzynarodowych.
Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia: pomiar i wyznaczenie parametrów metrologicznych czujnika i przetwornika ciśnienia
MIKROSYSTEMY - laboratorium Ćwiczenie 3 Piezorezystancyjny czujnik ciśnienia: pomiar i wyznaczenie parametrów metrologicznych czujnika i przetwornika ciśnienia Zadania i cel ćwiczenia. W ćwiczeniu zostaną
Bardziej szczegółowoWłaściwości i zastosowanie układów mikroi nanomechanicznych w pomiarach nanosił
Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Zakład Metrologii Mikro- i Nanostruktur Autoreferat rozprawy doktorskiej Właściwości i zastosowanie układów mikroi nanomechanicznych
Bardziej szczegółowoAFM. Mikroskopia sił atomowych
AFM Mikroskopia sił atomowych Siły van der Waalsa F(r) V ( r) = c 1 r 1 12 c 2 r 1 6 Siły van der Waalsa Mod kontaktowy Tryby pracy AFM związane z zależnością oddziaływania próbka ostrze od odległości
Bardziej szczegółowo(zwane również sensorami)
Czujniki (zwane również sensorami) Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Czujniki Czujniki służą do
Bardziej szczegółowoMetody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena
Metody mostkowe Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena Rodzaje przewodników Do pomiaru rezystancji rezystorów, rezystancji i indukcyjności cewek, pojemności i stratności kondensatorów stosuje się
Bardziej szczegółowoCzujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są
Czujniki Ryszard J. Barczyński, 2010 2015 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Czujniki Czujniki służą do przetwarzania interesującej
Bardziej szczegółowoTranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.
ĆWICZENIE 5 Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera. I. Cel ćwiczenia Badanie właściwości dynamicznych wzmacniaczy tranzystorowych pracujących w układzie
Bardziej szczegółowoSUB-NANO Matryce czujników mikromecha-nicznych do detekcji bakterii Gram-ujemnych i ich endotoksyn T.Gotszalk
MIKRO- I NANO-SYSTEMY W CHEMII I DIAGNOSTYCE BIOMEDYCZNEJ MNS-DIAG PROJEKT KLUCZOWY WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ Z EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO; UMOWA Nr. POIG.01.03.01-00-014/08-00
Bardziej szczegółowoCEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego
WFiIS LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI Imię i nazwisko: 1.. TEMAT: ROK GRUPA ZESPÓŁ NR ĆWICZENIA Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia
Bardziej szczegółowoI. Wstęp teoretyczny. Ćwiczenie: Mikroskopia sił atomowych (AFM) Prowadzący: Michał Sarna (sarna@novel.ftj.agh.edu.pl) 1.
Ćwiczenie: Mikroskopia sił atomowych (AFM) Prowadzący: Michał Sarna (sarna@novel.ftj.agh.edu.pl) I. Wstęp teoretyczny 1. Wprowadzenie Mikroskop sił atomowych AFM (ang. Atomic Force Microscope) jest jednym
Bardziej szczegółowoLIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia
LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 004/005 Zawody II stopnia Zadanie doświadczalne Masz do dyspozycji: cienki drut z niemagnetycznego metalu, silny magnes stały, ciężarek o masie m=(100,0±0,5) g, statyw, pręty stalowe,
Bardziej szczegółowoŹródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego
POLIECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGEYKI INSYU MASZYN I URZĄDZEŃ ENERGEYCZNYCH LABORAORIUM ELEKRYCZNE Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego (E 1) Opracował: Dr inż. Włodzimierz
Bardziej szczegółowoPomiary Elektryczne Wielkości Nieelektrycznych Ćw. 7
Pomiary Elektryczne Wielkości Nieelektrycznych Ćw. 7 Ćw. 7. Kondycjonowanie sygnałów pomiarowych Problemy teoretyczne: Moduły kondycjonujące serii 5B (5B34) podstawowa charakterystyka Moduł kondycjonowania
Bardziej szczegółowo4. Schemat układu pomiarowego do badania przetwornika
1 1. Projekt realizacji prac związanych z uruchomieniem i badaniem przetwornika napięcie/częstotliwość z układem AD654 2. Założenia do opracowania projektu a) Dane techniczne układu - Napięcie zasilające
Bardziej szczegółowoMostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego 2 Do pomiaru rezystancji rezystorów, rezystancji i indukcyjności
Bardziej szczegółowoEfekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza
Efekt Halla Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Wstęp Siła Loretza Na ładunek elektryczny poruszający się w polu magnetycznym w kierunku prostopadłym do linii pola magnetycznego działa
Bardziej szczegółowoWZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC
WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC 1. WSTĘP Tematem ćwiczenia są podstawowe właściwości jednostopniowego wzmacniacza pasmowego z tranzystorem bipolarnym. Zadaniem ćwiczących jest dokonanie pomiaru częstotliwości
Bardziej szczegółowoBADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC
Ćwiczenie 45 BADANE EEKTYZNEGO OBWOD EZONANSOWEGO 45.. Wiadomości ogólne Szeregowy obwód rezonansowy składa się z oporu, indukcyjności i pojemności połączonych szeregowo i dołączonych do źródła napięcia
Bardziej szczegółowoLaboratorium Metrologii
Laboratorium Metrologii Ćwiczenie nr 3 Oddziaływanie przyrządów na badany obiekt I Zagadnienia do przygotowania na kartkówkę: 1 Zdefiniować pojęcie: prąd elektryczny Podać odpowiednią zależność fizyczną
Bardziej szczegółowoKonstrukcja i testy piezoelektrycznego systemu zadawania siły.
Konstrukcja i testy piezoelektrycznego systemu zadawania siły. Kierownik projektu (stopień/tytuł, imię, nazwisko, e-mail): Imię i nazwisko: dr inż. Dariusz Jarząbek e-mail: djarz@ippt.pan.pl Sprawozdanie
Bardziej szczegółowoPROJEKTY STRATEGICZNE SAMODZIELNEGO LABORATORIUM DŁUGOŚCI GŁÓWNEGO URZĘDU MIAR
PROBLEMS AND PROGRESS IN METROLOGY PPM 18 Conference Digest Dariusz CZUŁEK Główny Urząd Miar Samodzielne Laboratorium Długości PROJEKTY STRATEGICZNE SAMODZIELNEGO LABORATORIUM DŁUGOŚCI GŁÓWNEGO URZĘDU
Bardziej szczegółowoMiernictwo - W10 - dr Adam Polak Notatki: Marcin Chwedziak. Miernictwo I. dr Adam Polak WYKŁAD 10
Miernictwo I dr Adam Polak WYKŁAD 10 Pomiary wielkości elektrycznych stałych w czasie Pomiary prądu stałego: Technika pomiaru prądu: Zakresy od pa do setek A Czynniki wpływające na wynik pomiaru (jest
Bardziej szczegółowoZałącznik nr 8. do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego
Załącznik nr 8 do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach optoelektroniki zintegrowanej
Bardziej szczegółowoTemat: POMIAR SIŁ SKRAWANIA
AKADEMIA TECHNICZNO-HUMANISTYCZNA w Bielsku-Białej Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Ćwiczenie wykonano: dnia:... Wykonał:... Wydział:... Kierunek:... Rok akadem.:... Semestr:... Ćwiczenie zaliczono:
Bardziej szczegółowoLI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne
LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne ZADANIE D1 Cztery identyczne diody oraz trzy oporniki o oporach nie różniących się od siebie o więcej niż % połączono szeregowo w zamknięty obwód elektryczny.
Bardziej szczegółowoLaboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki
Laboratorium Półprzewodniki, Dielektryki i Magnetyki Ćwiczenie 5 Badanie odwrotnego efektu piezoelektrycznego Zagadnienia do przygotowania 1. Elektrostrykcja i odwrotny efekt piezoelektryczny 2. Podstawowe
Bardziej szczegółowo1 k. AFM: tryb bezkontaktowy
AFM: tryb bezkontaktowy Ramię igły wprowadzane w drgania o małej amplitudzie (rzędu 10 nm) Pomiar zmian amplitudy drgań pod wpływem sił (na ogół przyciągających) Zbliżanie igły do próbki aż do osiągnięcia
Bardziej szczegółowoWybrane elementy elektroniczne. Rezystory NTC. Rezystory NTC
Wybrane elementy elektroniczne Rezystory NTC Czujniki temperatury Rezystancja nominalna 20Ω 40MΩ (typ 2kΩ 40kΩ) Współczynnik temperaturowy -2-5% [%/K] Max temperatura pracy 120 200 (350) [ºC] Współczynnik
Bardziej szczegółowoDOTYCZY: Sygn. akt SZ /12/6/6/2012
Warszawa dn. 2012-07-26 SZ-222-20/12/6/6/2012/ Szanowni Państwo, DOTYCZY: Sygn. akt SZ-222-20/12/6/6/2012 Przetargu nieograniczonego, którego przedmiotem jest " sprzedaż, szkolenie, dostawę, montaż i uruchomienie
Bardziej szczegółowoSPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force
SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force Microscopy Mikroskopia siły atomowej MFM Magnetic Force Microscopy
Bardziej szczegółowoStatyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7
Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi zastosowaniami wzmacniacza operacyjnego, poznanie jego charakterystyki przejściowej
Bardziej szczegółowoPomiar indukcyjności.
Pomiar indukcyjności.. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami pomiaru indukcyjności, ich wadami i zaletami, wynikającymi z nich błędami pomiarowymi, oraz umiejętnością ich właściwego
Bardziej szczegółowoPOLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych Studia... Kierunek... Grupa dziekańska... Zespół... Nazwisko i Imię 1.... 2.... 3.... 4.... Laboratorium...... Ćwiczenie
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:
Ćwiczenie 9 Mostki prądu stałego Program ćwiczenia: 1. Pomiar rezystancji laboratoryjnym mostkiem Wheatsone'a 2. Pomiar rezystancji technicznym mostkiem Wheatsone'a. Pomiar rezystancji technicznym mostkiem
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 8. Podstawowe czwórniki aktywne i ich zastosowanie cz. 1
Ćwiczenie nr Podstawowe czwórniki aktywne i ich zastosowanie cz.. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem realizacji czwórników aktywnych opartym na wzmacniaczu operacyjnym µa, ich
Bardziej szczegółowoPodstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU
Podstawy użytkowania i pomiarów za pomocą MULTIMETRU Spis treści Informacje podstawowe...2 Pomiar napięcia...3 Pomiar prądu...5 Pomiar rezystancji...6 Pomiar pojemności...6 Wartość skuteczna i średnia...7
Bardziej szczegółowoSkuteczna kompensacja rezystancji przewodów.
Skuteczna kompensacja rezystancji przewodów. Punkty pomiarowe, np. na mostach lub skrzydłach samolotów często znajdują się w większej odległości od przyrządów pomiarowych. Punkty pomiarowe, które nie są
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI
1 ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI 15.1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych właściwości wzmacniaczy mocy małej częstotliwości oraz przyswojenie umiejętności
Bardziej szczegółowoImię i nazwisko (e mail) Grupa:
Wydział: EAIiE Kierunek: Imię i nazwisko (e mail) Rok: Grupa: Zespół: Data wykonania: LABORATORIUM METROLOGII Ćw. 12: Przetworniki analogowo cyfrowe i cyfrowo analogowe budowa i zastosowanie. Ocena: Podpis
Bardziej szczegółowoLiniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych. Summer 2012, W_12
Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych Powszechność SHG: Każda molekuła niecentrosymetryczna D-p-A p musi być łatwo polaryzowalna CT o niskiej energii Uporządkowanie ukierunkowanie
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia
ĆWICZEIE 5 I. Cel ćwiczenia POMIAY APIĘĆ I PĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban Celem ćwiczenia jest zaznajomienie z przyrządami do pomiaru napięcia i prądu stałego: poznanie budowy woltomierza i amperomierza
Bardziej szczegółowoUMO-2011/01/B/ST7/06234
Załącznik nr 9 do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach optoelektroniki zintegrowanej
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Silnik indukcyjny"
Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny" Opracowane w ramach projektu: "Wirtualne Laboratoria Fizyczne nowoczesną metodą nauczania realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres ćwiczenia: Zasada
Bardziej szczegółowoW celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,
Bierne obwody RC. Filtr dolnoprzepustowy. Filtr dolnoprzepustowy jest układem przenoszącym sygnały o małej częstotliwości bez zmian, a powodującym tłumienie i opóźnienie fazy sygnałów o większych częstotliwościach.
Bardziej szczegółowoWZMACNIACZ OPERACYJNY
1. OPIS WKŁADKI DA 01A WZMACNIACZ OPERACYJNY Wkładka DA01A zawiera wzmacniacz operacyjny A 71 oraz zestaw zacisków, które umożliwiają dołączenie elementów zewnętrznych: rezystorów, kondensatorów i zwór.
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Mierniki cyfrowe"
Ćwiczenie: "Mierniki cyfrowe" Opracowane w ramach projektu: "Informatyka mój sposób na poznanie i opisanie świata realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres ćwiczenia: Próbkowanie
Bardziej szczegółowoĆwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"
Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego" Opracowane w ramach projektu: "Informatyka mój sposób na poznanie i opisanie świata realizowanego przez Warszawską Wyższą Szkołę Informatyki. Zakres
Bardziej szczegółowoZakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia. Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych
Zakres wymaganych wiadomości do testów z przedmiotu Metrologia Ćwiczenie 1 Wprowadzenie do obsługi multimetrów analogowych i cyfrowych budowa i zasada działania przyrządów analogowych magnetoelektrycznych
Bardziej szczegółowoParametry częstotliwościowe przetworników prądowych wykonanych w technologii PCB 1 HDI 2
dr inż. ALEKSANDER LISOWIEC dr hab. inż. ANDRZEJ NOWAKOWSKI Instytut Tele- i Radiotechniczny Parametry częstotliwościowe przetworników prądowych wykonanych w technologii PCB 1 HDI 2 W artykule przedstawiono
Bardziej szczegółowoPodstawy Badań Eksperymentalnych
Podstawy Badań Eksperymentalnych Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu Wojskowa Akademia Techniczna Instrukcja do ćwiczenia. Temat 01 Pomiar siły z wykorzystaniem czujnika tensometrycznego Instrukcję
Bardziej szczegółowoZestaw ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla kierunku Fizjoterapia
Zestaw ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla kierunku Fizjoterapia 1. Ćwiczenie wprowadzające: Wielkości fizyczne i błędy pomiarowe. Pomiar wielkości fizjologicznych 2. Prąd elektryczny: Pomiar oporu
Bardziej szczegółowoBADANIE SILNIKA SKOKOWEGO
Politechnika Warszawska Instytut Maszyn Elektrycznych Laboratorium Maszyn Elektrycznych Malej Mocy BADANIE SILNIKA SKOKOWEGO Warszawa 00. 1. STANOWISKO I UKŁAD POMIAROWY. W skład stanowiska pomiarowego
Bardziej szczegółowoMetrologia wymiarowa dużych odległości oraz dla potrzeb mikro- i nanotechnologii
Metrologia wymiarowa dużych odległości oraz dla potrzeb mikro- i nanotechnologii Grażyna Rudnicka Mariusz Wiśniewski, Dariusz Czułek, Robert Szumski, Piotr Sosinowski Główny Urząd Miar Mapy drogowe EURAMET
Bardziej szczegółowoCHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW
CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW Wykaz zagadnień teoretycznych, których znajomość jest niezbędna do wykonania ćwiczenia: Prawa promieniowania: Plancka, Stefana-Boltzmana.
Bardziej szczegółowoĆw. III. Dioda Zenera
Cel ćwiczenia Ćw. III. Dioda Zenera Zapoznanie się z zasadą działania diody Zenera. Pomiary charakterystyk statycznych diod Zenera. Wyznaczenie charakterystycznych parametrów elektrycznych diod Zenera,
Bardziej szczegółowoBADANIE SZEREGOWEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC
BADANIE SZEREGOWEGO OBWOD REZONANSOWEGO RLC Marek Górski Celem pomiarów było zbadanie krzywej rezonansowej oraz wyznaczenie częstotliwości rezonansowej. Parametry odu R=00Ω, L=9,8mH, C = 470 nf R=00Ω,
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE e LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Ćwiczenie nr 3 Pomiary wzmacniacza operacyjnego Wykonując pomiary PRZESTRZEGAJ
Bardziej szczegółowoEUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2012/2013 Zadania dla grupy elektronicznej na zawody III stopnia
EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2012/2013 Zadania dla grupy elektronicznej na zawody III stopnia Zadanie 1. Jednym z najnowszych rozwiązań czujników
Bardziej szczegółowoWstęp. Doświadczenia. 1 Pomiar oporności z użyciem omomierza multimetru
Wstęp Celem ćwiczenia jest zaznajomienie się z podstawowymi przyrządami takimi jak: multimetr, oscyloskop, zasilacz i generator. Poznane zostaną również podstawowe prawa fizyczne a także metody opracowywania
Bardziej szczegółowoOdporny na korozję czujnik ciśnienia dla mikroreaktorów chemicznych
MIROSYSTEMY - LABRATORIUM Ćwiczenie nr 2 Odporny na korozję czujnik ciśnienia dla mikroreaktorów chemicznych Charakterystyka badanego elementu: Odporny na korozję czujnik ciśnienia został opracowany w
Bardziej szczegółowoBADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ
ĆWICZENIE NR 14A BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO POMIAR NAPRĘŻEŃ I. Zestaw pomiarowy: 1. Układ do badania prostego zjawiska piezoelektrycznego metodą statyczną 2. Odważnik 3. Miernik uniwersalny
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PODSTAW METROLOGII M-T Ćwiczenie nr 5 BADANIE CZUJNIKÓW CIŚNIENIA.
1. Wprowadzenie LABORATORIUM PODSTAW METROLOGII M-T Ćwiczenie nr 5 BADANIE CZUJNIKÓW CIŚNIENIA. W przemyśle (także w praktyce laboratoryjnej) pomiary ciśnienia oprócz pomiarów temperatury należą do najczęściej
Bardziej szczegółowoPomiar rezystancji metodą techniczną
Pomiar rezystancji metodą techniczną Cel ćwiczenia. Poznanie metod pomiarów rezystancji liniowych, optymalizowania warunków pomiaru oraz zasad obliczania błędów pomiarowych. Zagadnienia teoretyczne. Definicja
Bardziej szczegółowoWyznaczanie strat w uzwojeniu bezrdzeniowych maszyn elektrycznych
Wyznaczanie strat w uzwojeniu bezrdzeniowych maszyn elektrycznych Zakres ćwiczenia 1) Pomiar napięć indukowanych. 2) Pomiar ustalonej temperatury czół zezwojów. 3) Badania obciążeniowe. Badania należy
Bardziej szczegółowoTemat nr 3: Pomiar temperatury termometrami termoelektrycznymi
Temat nr 3: Pomiar temperatury termometrami termoelektrycznymi 1.Wiadomości podstawowe Termometry termoelektryczne należą do najbardziej rozpowszechnionych przyrządów, służących do bezpośredniego pomiaru
Bardziej szczegółowoTemat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych
INSTYTUT SYSTEMÓW INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ POLITECHNIKI ŁÓDZKIEJ WYDZIAŁ: KIERUNEK: ROK AKADEMICKI: SEMESTR: NR. GRUPY LAB: SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ W LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ I ELEKTRONICZNEJ
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 9. Mostki prądu stałego. Program ćwiczenia:
Ćwiczenie 9 Mostki prądu stałego Program ćwiczenia: 1. Pomiar rezystancji laboratoryjnym mostkiem Wheatsone'a 2. Niezrównoważony mostek Wheatsone'a. Pomiar rezystancji technicznym mostkiem Wheatsone'a
Bardziej szczegółowoAKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ
AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ ELEMETY ELEKTRONIKI LABORATORIUM Kierunek NAWIGACJA Specjalność Transport morski Semestr II Ćw. 1 Poznawanie i posługiwanie się programem Multisim 2001 Wersja
Bardziej szczegółowoWZMACNIACZE OPERACYJNE
WZMACNIACZE OPERACYJNE Indywidualna Pracownia Elektroniczna Michał Dąbrowski asystent: Krzysztof Piasecki 25 XI 2010 1 Streszczenie Celem wykonywanego ćwiczenia jest zbudowanie i zapoznanie się z zasadą
Bardziej szczegółowoĆ wiczenie 2 POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI
37 Ć wiczenie POMIARY REZYSTANCJI, INDUKCYJNOŚCI I POJEMNOŚCI 1. Wiadomości ogólne 1.1. Rezystancja Zasadniczą rolę w obwodach elektrycznych odgrywają przewodniki metalowe, z których wykonuje się przesyłowe
Bardziej szczegółowoWzmacniacze operacyjne
Wzmacniacze operacyjne Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest badanie podstawowych układów pracy wzmacniaczy operacyjnych. Wymagania Wstęp 1. Zasada działania wzmacniacza operacyjnego. 2. Ujemne sprzężenie
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy
Ćwiczenie nr 65 Badanie wzmacniacza mocy 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych parametrów wzmacniaczy oraz wyznaczenie charakterystyk opisujących ich właściwości na przykładzie wzmacniacza
Bardziej szczegółowoBadanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)
Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2) 1. Wymagane zagadnienia - ruch ładunku w polu magnetycznym, siła Lorentza, pole elektryczne - omówić zjawisko Halla, wyprowadzić wzór na napięcie
Bardziej szczegółowoPOMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C
ĆWICZENIE 4EMC POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C Cel ćwiczenia Pomiar parametrów elementów R, L i C stosowanych w urządzeniach elektronicznych w obwodach prądu zmiennego.
Bardziej szczegółowoBierne układy różniczkujące i całkujące typu RC
Instytut Fizyki ul. Wielkopolska 15 70-451 Szczecin 6 Pracownia Elektroniki. Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC........ (Oprac. dr Radosław Gąsowski) Zakres materiału obowiązujący do ćwiczenia:
Bardziej szczegółowoMIKRO- I NANO-SYSTEMY W CHEMII I DIAGNOSTYCE BIOMEDYCZNEJ MNS-DIAG
MIKRO- I NANO-SYSTEMY W CHEMII I DIAGNOSTYCE BIOMEDYCZNEJ MNS-DIAG PROJEKT KLUCZOWY WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ UNIĘ EUROPEJSKĄ Z EUROPEJSKIEGO FUNDUSZU ROZWOJU REGIONALNEGO; UMOWA Nr. POIG.01.03.01-00-014/08-00
Bardziej szczegółowoBADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA
BADANIE PROSTEGO I ODWROTNEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO I JEGO ZASTOSOWANIA I. BADANIE PROSTEGO ZJAWISKA PIEZOELEKTRYCZNEGO a). Zestaw przyrządów: 1. Układ do badania prostego zjawiska piezoelektrycznego
Bardziej szczegółowoWAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE
Grupa: WAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH Przedmiot: CZJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE Temat: Przetworniki tensometryczne /POMIARY SIŁ I CIŚNIEŃ PRZY
Bardziej szczegółowoBadanie widma fali akustycznej
Politechnika Łódzka FTIMS Kierunek: Informatyka rok akademicki: 00/009 sem.. grupa II Termin: 10 III 009 Nr. ćwiczenia: 1 Temat ćwiczenia: Badanie widma fali akustycznej Nr. studenta: 6 Nr. albumu: 15101
Bardziej szczegółowoZakład Metrologii i Systemów Pomiarowych Laboratorium Metrologii I. Grupa. Nr ćwicz.
Laboratorium Metrologii I Politechnika zeszowska akład Metrologii i Systemów Pomiarowych Laboratorium Metrologii I Mostki niezrównoważone prądu stałego I Grupa Nr ćwicz. 12 1... kierownik 2... 3... 4...
Bardziej szczegółowoMAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY
Włodzimierz Wolczyński 47 POWTÓRKA 9 MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY Zadanie 1 W dwóch przewodnikach prostoliniowych nieskończenie długich umieszczonych w próżni, oddalonych od siebie o r = cm, płynie prąd.
Bardziej szczegółowoUśrednianie napięć zakłóconych
Politechnika Rzeszowska Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Miernictwa Elektronicznego Uśrednianie napięć zakłóconych Grupa Nr ćwicz. 5 1... kierownik 2... 3... 4... Data Ocena I.
Bardziej szczegółowoTechnika sensorowa. Czujniki piezorezystancyjne. dr inż. Wojciech Maziarz Katedra Elektroniki C-1, p.301, tel
Technika sensorowa Czujniki piezorezystancyjne dr inż. Wojciech Maziarz Katedra Elektroniki C-1, p.301, tel. 12 617 30 39 Wojciech.Maziarz@agh.edu.pl 1 Czujniki działające w oparciu o efekt Tensometry,
Bardziej szczegółowoZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego
Laboratorium Podstaw Miernictwa Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Pomiarów ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego Przykład PROTOKÓŁU POMIAROWEGO Opracowali : dr inż. Jacek Dusza mgr inż. Sławomir
Bardziej szczegółowoWłasności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu
1 ĆWICZENIE 7. CEL ĆWICZENIA. Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu Celem ćwiczenia jest poznanie własności dynamicznych przetworników pierwszego rzędu w dziedzinie czasu i częstotliwości
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia
Ćwiczenie 8 Temat: Pomiar i regulacja natężenia prądu stałego jednym i dwoma rezystorem nastawnym Cel ćwiczenia Właściwy dobór rezystorów nastawnych do regulacji natężenia w obwodach prądu stałego. Zapoznanie
Bardziej szczegółowoLaboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna
EAM - laboratorium Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna Ćwiczenie REOMETR IMPEDANCYJY Opracował: dr inŝ. Piotr Tulik Zakład InŜynierii Biomedycznej Instytut Metrologii i InŜynierii Biomedycznej
Bardziej szczegółowoPRZETWORNIKI CIŚNIENIA. ( )
PRZETWORNIKI CIŚNIENIA. 1. Wprowadzenie Pomiary ciśnień należą do najczęściej wykonywanych pomiarów wraz z pomiarami temperatury zarówno w przemyśle wytwórczym jak i w badaniach laboratoryjnych. Pomiary
Bardziej szczegółowoBADANIE AMPEROMIERZA
BADANIE AMPEROMIERZA 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru prądu, nabycie umiejętności łączenia prostych obwodów elektrycznych, oraz poznanie warunków i zasad sprawdzania amperomierzy
Bardziej szczegółowoĆwiczenie nr 34. Badanie elementów optoelektronicznych
Ćwiczenie nr 34 Badanie elementów optoelektronicznych 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z elementami optoelektronicznymi oraz ich podstawowymi parametrami, a także doświadczalne sprawdzenie
Bardziej szczegółowoFront-end do czujnika Halla
Front-end do czujnika Halla Czujnik Halla ze względu na możliwość dużej integracji niezbędnych w nim komponentów jest jednym z podstawowych sensorów pola magnetycznego używanych na szeroką skalę. Marcin
Bardziej szczegółowoA-6. Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)
A-6. Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody) I. Zakres ćwiczenia 1. Zastosowanie diod i wzmacniacza operacyjnego µa741 w następujących układach nieliniowych: a) generator funkcyjny b) wzmacniacz
Bardziej szczegółowoPRZYRZĄDY POMIAROWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
PRZYRZĄDY POMIAROWE Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Przyrządy pomiarowe Ogólny podział: mierniki, rejestratory, detektory, charakterografy.
Bardziej szczegółowoTechnik elektronik 311[07] Zadanie praktyczne
1 Technik elektronik 311[07] Zadanie praktyczne Mała firma elektroniczna wyprodukowała tani i prosty w budowie prototypowy generator funkcyjny do zastosowania w warsztatach amatorskich. Podstawowym układem
Bardziej szczegółowoInstrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników
Instrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników 1. Podstawowe pojęcia związane z niewyważeniem Stan niewyważenia stan wirnika określony takim rozkładem masy, który w czasie wirowania wywołuje
Bardziej szczegółowoUkład aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej
Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej Paweł GÓRSKI 1), Emil KOZŁOWSKI 1), Gracjan SZCZĘCH 2) 1) Centralny Instytut Ochrony Pracy Państwowy Instytut Badawczy
Bardziej szczegółowoPL B1. INSTYTUT MECHANIKI GÓROTWORU POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Kraków, PL BUP 21/08. PAWEŁ LIGĘZA, Kraków, PL
RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 209493 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 382135 (51) Int.Cl. G01F 1/698 (2006.01) G01P 5/12 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22)
Bardziej szczegółowoBadanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem
Ćwiczenie E7 Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem E7.1. Cel ćwiczenia Prąd elektryczny płynący przez przewodnik wytwarza wokół niego pole magnetyczne. Ćwiczenie polega na pomiarze
Bardziej szczegółowo2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora
E Rys. 2.11. Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora 2.3. Praca samotna Maszyny synchroniczne może pracować jako pojedynczy generator zasilający grupę odbiorników o wypadkowej impedancji Z. Uproszczony
Bardziej szczegółowoGrafen materiał XXI wieku!?
Grafen materiał XXI wieku!? Badania grafenu w aspekcie jego zastosowań w sensoryce i metrologii Tadeusz Pustelny Plan prezentacji: 1. Wybrane właściwości fizyczne grafenu 2. Grafen materiał 21-go wieku?
Bardziej szczegółowo