Сочинение на тему Исследование использования микроэлектромеханических систем
- Опубликовано: 27.06.2020
- Предмет: Развлекательная программа
- Темы: Mems
В этой статье микроэлектромеханическая система (МЭМС) использовалась для изготовления миниатюрной ионной оптики, необходимой для изготовления портативного масс-спектрометра «все в одном». Четыре различных компонента ионной оптики были изготовлены с использованием глубокореактивного ионного травления (DRIE) n-легированного кремния на изоляторе. Этими компонентами являются затвор Брэдбери-Нильсена 1 мм, коаксиальная кольцевая ионная ловушка 500 мкм (CRITter), отражательная оптика и линза Эйнзеля 500 мкм. Ворота Брэдбери-Нильсена были сделаны с использованием схемы чередующихся электродных проводов, которая позволяет ионам проходить или останавливаться через затвор. CRITter был изготовлен с использованием пяти улавливающих колец и двух торцевых крышек для изготовления ионной оптики с массовым отбором, а также использовался для проверки возможности выравнивания процесса изготовления. Оптика рефлектрона была изготовлена с использованием сборки из пятнадцати прямоугольных элементов, расположенных последовательно. Четвертым компонентом ионной оптики был собран объектив MEMS Einzel, который состоял из трех линз. Он был использован для фокусировки пучка ионов для увеличения ионного тока и обнаружения. Все компоненты были испытаны с использованием ионов, полученных с ионизацией EI 70 эВ. Эти сборки были охарактеризованы с точки зрения напряжения пробоя, долговечности и выравнивания. Для современных устройств напряжение пробоя составляло 750 В. CRITter был испытан с 1% толуола при давлении 1 × 10-4 Торр. Разрешение было ограничено из-за ошибок выравнивания, а также аберрация в травленных конструкциях стала более влиятельной, так как размер ионной ловушки был уменьшен. Токовая отражательная оптика не была способна разрешать пики толуола. Следовательно, в будущем длина пути анализатора будет увеличена за счет использования нескольких рефлектронов. Эти миниатюрные компоненты были собраны с использованием закодированного пьезо-манипулятора с возможностью захвата и размещения. Разрешение и затухание ионов, как было установлено, в настоящее время является основной проблемой существующего дизайна.
Fox, J .; Saini, R .; Цуй, К .; Вербек Г., Микроэлектромеханическая система сборки ионной оптики: прогресс в миниатюризации и сборке электронной и ионной оптики. Обзор научных приборов 2009, 80 (9), 093302.
В этой статье был разработан инструмент мягкой посадки (SL) с возможностью осаждения ионов на подложку для препаративного анализа. Двумя важными компонентами этого инструмента являются изготовленная на заказ дрейфовая трубка и два разрезных кольца. Дрейфовая труба состоит из 18 концентрических колец с двумя разрезными кольцами на конце. Дрейфовая трубка была заполнена инертным буферным газом, таким как He, и работала при давлении от 1 до 100 Торр. Газ под высоким давлением терсирует кластерные ионы при столкновении до 0,01-1,0 эВ кинетической энергии и разделяет кластеры, образованные лазерной абляцией. Это помогло в дальнейшем анализе отложений кластеров на поверхности слюды. Две функции разрезного кольца – направлять кластерные ионы к детектору или посадочной поверхности. Этот инструмент работает по принципу сужения кинетической энергии ионов, проходящих через дрейфовую трубку, для предотвращения фрагментации при приземлении. Функция стробирования разрезного кольца выполнялась с использованием самодельной импульсной схемы, которая изменяет напряжение на разрезном кольце. Приборы SL были изготовлены с быстродействующим фланцем CF для двери, что позволило сократить количество требуемых прокладок и помогало удерживать, регулировать и снимать детектор и посадочную поверхность с инструмента без разборки инструмента. Простая пластина Фарадея использовалась в приборе SL в качестве детектора. В качестве посадочной поверхности использовался слюдяной диск диаметром 15 мм, используемый для атомно-силовой микроскопии (АСМ). Импульс с разделенным кольцом помог в выборе и выделении определенных ионных кластеров. Для первоначальных экспериментов в качестве аналита использовалась медь, и она была ионизирована с помощью лазерной абляции с использованием лазера ND-YAG. Масс-спектр меди, как сообщается, имеет множественные пики из-за образования ионов Cun +, CunOm + в присутствии O2 в качестве загрязнителя. После осаждения кластера на поверхности слюды поверхность анализировали с помощью AFM и сравнивали с физическим осаждением из паровой фазы (PVD). В будущем можно использовать другие посадочные поверхности, такие как золото, кремний и высокоупорядоченный пиролитический графит, чтобы лучше понять механизм осаждения.