微型光谱仪的发展现状

光谱仪是种类繁多、应用极为广泛的一种理化分析仪器，微加工技术的发展和ＭＥＭＳ（微机电系统）、ＭＯＥＭＳ（微光机电系统）技术的出现为其微小型化提供了可能性，本文着重就采用新型滤光技术的微型光谱仪、利用光纤制作的微型光谱仪以及集成式光谱仪进行介绍。光谱仪的微小型化是我国微型仪器的一个重要发展方向。

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的制作

硅光栅的制作可以利用湿法腐蚀体硅工艺 湿法腐蚀利用硅的各向异性 ,由硅的晶面形成光栅工作凹槽 ,利用湿法工艺可以制作在不同光谱波段内工作的闪耀光栅 设计了一种利用偏晶向 (111)硅片制作闪耀光栅的方法 ,使用这种方法可以批量制作闪耀角度较小的光栅 利用扫描电子显微镜 (SEM)进行了光栅表面形貌测试 ,试验结果表明 ,制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形 硅闪耀光栅可以被用来制作微型光谱仪。

微型光谱仪的发展

随着MEMS、微光学等微制造技术的发展,光谱仪器的微型化成为可能,光谱仪的微型化是光谱仪器的一个重要发展方向。本文根据国内外正在进行的微型光谱仪的研制工作,对微型光谱仪的发展进行了比较全面的综述,最后对研究微型光谱仪的意义进行了总结。

硅光栅的制作与应用

硅是一种良好的近红外材料。硅光栅的发展迄今已有20多年历史,在制作方法和应用上都有了较大的发展。硅光栅的微加工工艺可以分为体硅工艺和面硅工艺,这些微加工方法在技术上与微电子及微机械工艺可以兼容。本文介绍了硅光栅的制作及其在不同领域的应用。

光谱仪的微小型化

光谱仪是种类繁多、应用极为广泛的一种理化分析仪器 ,微加工技术的发展和 MOEMS技术的出现为其微小型化提供了可能性 ,本文着重就采用新型滤光技术的微型光谱仪、利用光纤制作的微型光谱仪以及集成式光谱仪进行介绍。

MEMS和微流体分析系统的发展

微机电系统 (MEMS)是在微电子及微机械等学科基础上发展起来的新兴多学科交叉研究领域 ,是当今科学技术最具潜力的发展方向之一 ,而微型流体分析系统是这一研究领域中的热点。本文综述了MEMS技术以及作为MEMS技术一个重要研究方向的微型流体分析系统的起源及其广阔的市场应用前景 ,并对MEMS产品的市场化存在的问题进行了讨论。MEMS技术及微型流体分析系统的诞生必将对今后的化学、医学及生物学等领域的研究工作产生重大影响。

偏晶向(111)硅片闪耀光栅的设计

利用硅单晶的特殊结构可以设计出不同角度的闪耀光栅,再使用MEMS的紫外光刻、各向异性腐蚀等常规工艺就可以完成硅闪耀光栅的制作。设计了一种利用偏转晶向(111)硅片制作小角度闪耀光栅的方法,避免了利用其它晶向的硅片制作闪耀光栅的缺点。利用这种方法制作了线宽为4μm的硅闪耀光栅,使用原子力显微镜(AFM)进行了光栅表面形貌测试,得到平均表面粗糙度为110.94nm,试验结果表明制作的硅光栅样片具有良好光学特性的反射表面和光栅槽形。

用于微型生化分析的光探测系统

针对微生化芯片样品剂量少和与微流体芯片集成等要求,设计了两种在芯片内用分光光度法对混合后液体的吸收光谱进行探测的方法。实验利用5 10～84 0nm的可见光光源,采用了直接探测法和消逝波探测法对样品进行探测。通过两种方法的比较证明:直接探测法具有原理简单、消耗样品量少和结构容易实现等优点;消逝波探测法具有需要样品量极少、灵敏度高和易于集成的优点。

激光激发兰姆波(英文)

用激光激发超声兰姆波是近年提出的一种新的微传感器构成方法。本文从光－热－声波转换的基本原理出发，推导出激光在硅薄膜中激发兰姆波的条件和产生给定模式兰姆波的方法，给出了具体的实验设置、初步实验结果和数据分析。

两种用于微型生化分析的光探测方法

针对微流控分析芯片样品剂量少与微流体芯片集成等要求,设计了两种易于集成在芯片内的,用分光光度法对混合后液体的吸收光谱进行探测的方法。实验利用460～800nm的可见光光源,采用了直接探测法和消逝波探测法对样品进行探测。通过两种方法的比较证明:直接探测法具有原理简单、消耗样品量少、结构容易实现等优点;消逝波探测法具有需要样品量极少、灵敏度高、易于集成等优点。

基于OSLO的小型光谱仪的设计

小型光谱仪可以实现在线、现场以及实时化光谱分析.本文设计了一种交叉光路Czerny-Turner结构的小型光谱仪,使用美国Lambda Research公司开发的OSLO光学设计软件对光谱仪进行了分析.利用汞灯对该小型光谱仪进行了分辨率测试,可以分辨577 nm和579 nm两个波长.

微生化芯片内光探测的研究

针对微生化芯片样品量少、需要与微流体芯片集成等要求 ,设计了两种在芯片内用分光光度法 ,对混合后液体的吸收光谱进行探测的方法。光探测部分是微型生化分析芯片的重要组成部分。原理性实验利用 4 6 0～ 80 0nm的可见光光源 ,采用了直接探测法和消逝波探测法对样品进行探测。通过两种方法的比较证明 :直接探测法具有原理简单、实验效果明显等优点。

生物芯片的发展

在20世纪的科学史上,有两件大事值得大写特写,一个是计算机的发明,它改变了我们的经济和文化,第二是生物芯片的发明,它将变更整个生命医学,极大地提高人类的健康水平。中国也将在21世纪的生物芯片时代与世界一起在人类第三次革命-“基因组革命”的进程中共同发展。

MEMS传感器的动态高g(重力加速度)负荷:地面和飞行测试

低成本,微机械制造的惯性测量传感器已经稳步进入商业市场。通过地面和飞行测试对一些传感器进入军事应用的潜在性进行了评估。高g冲击试验表明,有些传感器对低g和高g发射情况都有足够的稳定性。本文列举了过去常常用来减少失效的技术和传感器动态加载方法。装有发动器的微电子—机械加速计和遥测装置的仪器,炮弹和火箭在最近进行了非常成功的飞行测试。对加速计测量数据的分析与基于雷达的加速度测量结果和6个自由度弹道模拟形成很好的对比。本文给出了这些飞行和地面测试结果并描述了在旋转弹体上使用这些捷联式器件的挑战性。

寻找微结构的市场

众所周知,基于成本,性能,耐用性和优秀的机械性能及电特性,硅成为高性能微结构的基本材料,无数的市场调查和计划证实在过去20年间硅有许多应用机遇。然而真正成功的商业机遇还有待于进一步探索。对用光刻方法把机械结构和电路集成在同一块小器件上的需求产生了一种综合技术。从概念上讲,硅微结构在小尺寸物理和电的界面上可以充当任何角色。然而,就怕这些应用会使成本增加, 制造商所投入的总成本包括基础设施成本,补偿性能限制的花费,上市时间,及潜在的加工成本。许多精巧结构的出现已成为解决问题的技术方法。目前来看,首先它具有很多机遇。硅微结构的特点将使之成为一个能动技术,在进行了一些典型应用之后就会有市场。下面将摘要介绍它的工业应用特点以及与传统电子工业的比较和对照。成功的微结构应用概况以及未来的发展趋势导致了对可商业化的加工方法的深入研究。最后,市场刺激和需求的结合以及销售成本提供了合理的微结构市场导向。

用于射频无线通信的MEMS器件

无线通信的发展已成为推动半导体工业发展的真正动力 ,许多半导体公司为了在这一领域占有一席之地正大力开发微电机械系统 (MEMS)。实现目标的途径之一是设计出可集成无源器件的方法 ,这些器件占当今无线手机中所用器件的 70 %。研究人员目前正努力开发芯片集成技术 ,MEMS技术便是其中的重要组成部分。MEMS已用于开关、滤波器、局域振荡器、可调电容器及高品质因数电感线圈等。制作这些器件的光刻条件与那些标准的在极端复杂的表面上进行的半导体制造工艺大相径庭。

微机械可以解决光波网络问题

硅微机械领域正在对诸如汽车、航空、蜂窝通信、化学、声学、显示技术以及光波系统等传统工业产生冲击.过去10年在这个领域的研究已经得到了许多宏观机械的微观模型.在超大规模集成电路每年约2000亿美元市场及其相关工具.技术和工艺迅猛发展的激励下.这项技术在继续快速发展.微机械的尺寸最终会使其非常适合于解决光学问题,其器件、结构和相关波长尺寸范围可从1μm～数百μm.尤其在光波系统,微机械可以赋予系统设计者制作跟上迅速发展的带宽要求的高性能器件的能力.

迅速进入光开关市场的MEMS

由于对通信带宽要求的加速增长,开发全光网络已成为当务之急.实现全光网络的关键问题是如何用新式光开关来取代现用的开关,这是因为现用的开关是采用先将光信号转换为电信号,然后再还原成光信号方式工作的.而避开信号转换不仅可以大幅度降低成本,还可以高速不间断地传送大量数据、声音以及视频信号.

片上生物工厂技术的进展

微型片上生物工厂能够快速分析少量粒子,是应用于医学、生物细胞诊断学、化合物检测以及水质控制等领域的集成系统。这种装置利用粒子的介电特性,采用双向电泳的直流电动力现象、行波双向电泳以及电转动对微粒进行处理、分离和定性。生物工厂的制造应用了传统的光刻技术和以微机械为基础的精密的准分子激光刻蚀技术。由于这两种技术的组合应用出现了许多制作技术问题,本文将对此进行讨论。例如,用激光切削光刻电极之间的电路通孔实现多层电极之间的牢固连接。另外,用准分子激光加工技术可以消除粒子阻滞问题,从而可使样品在交叉弯曲处平滑运动,生物工厂装置已经用来分离微生物,例如从红细胞中分离大肠杆菌,其独立性、低成本以及小型化的灵活设计使其具有生物处理功能。