。CC-BY 4.0 国际许可 它是永久可用的。 是作者/资助者,已授予 medRxiv 许可以在(未经同行评审认证)预印本中显示预印本 此版本的版权持有者于 2022 年 11 月 16 日发布。 ;https://doi.org/10.1101/2021.10.13.21264976 doi:medRxiv 预印本
摘要 —基于亚波长光栅跑道微环谐振器和游标效应,提出并论证了一种优化片上折射率传感器灵敏度和检测限的方法。亚波长光栅波导可以降低光场的结构限制,有利于增强光子与分析物之间的相互作用。通过优化亚波长光栅跑道微环谐振器的参数,传感器的灵敏度可以显著提高到 664 nm/RIU。随后,利用游标效应,设计了一种基于两级联微环的折射率传感器。由于游标效应,重叠峰之间的波长间隔可以有效放大十倍以上,从而获得高性能。结果表明,超高灵敏度为 7061 nm/RIU,检测下限为 1.74 × 10 −5 RIU。该集成装置具有超高灵敏度、低检测限等优点,在环境监测、生物传感器领域具有重要价值。
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2 泰国微电子中心(TMEC)、国家电子和计算机技术中心、国家科学技术发展局、Chachoengsao 24000,泰国电子邮件:a s6209091960016@email.kmutnb.ac.th,b,* ekachai.j@tggs.kmutnb.ac.th(通讯作者),c hwanjit.rattanasonti@nectec.or.th,d putapon.pengpad@nectec.or.th,e karoon.saejok@nectec.or.th,f chana.leepattarapongpan@nectec.or.th,g ekalak.chaowicharat@nectec.or.th,h wutthinan.jeamsaksiri@nectec.or.th 摘要。本文针对低压工作范围提出了一种改进的微机电系统 (MEMS) 压阻式压力传感器设计,该传感器由花瓣边缘、横梁、半岛、三个横梁和一个中心凸台组合而成,以提高传感器性能,即灵敏度和线性度。利用有限元法 (FEM) 预测 MEMS 压阻式压力传感器在 1-5 kPa 施加压力下的应力和挠度。利用幂律制定纵向应力、横向应力和挠度的函数形式,然后将其用于优化所提设计的几何形状。仿真结果表明,所提设计能够产生高达 34 mV/kPa 的高灵敏度,同时具有 0.11% 满量程 (FSS) 的低非线性。半岛、三个横梁和中心凸台的设计降低了非线性误差。通过增加花瓣边缘宽度可以提高灵敏度。还将所提设计的传感器性能与文献中先前的设计进行了比较。比较结果表明,所提设计的性能优于先前的设计。关键词:MEMS、压阻式压力传感器、有限元法、灵敏度、线性度。
正如在太阳能电池制备中大热的铅基钙钛矿一样,铋基钙钛矿在直接X射线检测中也表现出了优异的性能,尤其是Cs 3 Bi 2 I 9 单晶(SC)。但与铅卤化物钙钛矿相比,Cs 3 Bi 2 I 9 SC在X射线检测应用方面的一个挑战是难以制备大尺寸和高质量的SC。因此,如何获得大面积高质量的晶片也与Cs 3 Bi 2 I 9 生长方法研究一样重要。这里,使用不同的反溶剂制备多晶粉末,采用反溶剂沉淀法(A),作为对照,还采用高能球磨法(B)制备多晶粉末。制备的两种Cs 3 Bi 2 I 9 晶片的微应变为1.21 × 10 −3 ,电阻率为5.13 × 10 8 Ω·cm ,微应变为1.21 × 10 −3 ,电阻率为2.21 × 10 9 Ω·cm 。基于高质量Cs 3 Bi 2 I 9 晶片的X射线探测器具有良好的剂量率线性度,灵敏度为588 µC∙Gy air s −1 ∙cm −2 ,检测限(LoD)为76 nGy air ∙s −1 。
1.委托工作目的(1)研究课题的最终目标本研究的目的是实现一种具有高抗磁场能力和磁场灵敏度的高温超导SQUID磁传感器,主要针对磁场偏差型(梯度仪)传感器配置方法和制造技术进行基础研究。为此,在三年的工作中,我们对采用高性能约瑟夫森结技术的交叉布线和氧化物薄膜堆叠技术等制造技术进行了研究,这些技术是在波动磁场下稳定工作和高灵敏度的关键。首先,优化包括接合阻挡材料在内的制造条件。在这些优化的制造条件下,我们将制造和评估磁场偏差型传感器,并建立一种构建高平衡和高灵敏度磁场偏差型传感器的方法。此外,以实现高温超导SQUID磁传感器在密闭容器中长期稳定运行为目标,我们还将开展传感器冷却和安装方法的基础研究。我们主要研究了液氮和小型冰箱相结合的冷却方法,研究了最大限度减少外部热量流入的实施方法、冰箱的排气热处理方法和降噪方法,目的是获得有关冷却和安装方法的知识。使传感器长期稳定运行。 作为本研究最终目标的高温超导SQUID磁传感器的性能如下。 ・磁场调制电压宽度:平均 60 µV 以上(在磁屏蔽室中测量) ・磁场偏差型传感器的不平衡:1/10 4 以下(在磁屏蔽室中测量) ・磁场偏差灵敏度(@ 1 kHz):1 pT/(Hz) 1/2 m 或以上(传感器噪声在磁屏蔽室内测量,磁通-电压转换系数在磁屏蔽室外测量)关于冷却和安装技术,以下是最终目标。 ・将在常压室温环境和地球磁场中对内置于密封容器中的高温超导SQUID磁传感器进行连续运行测试,并确认三天或更长时间的稳定运行。 (2) 为了实现最终目标必须克服或澄清的基本问题 为了实现最终目标必须克服的基本问题如下。 ①耐高磁场高温超导SQUID磁传感器配置方法的建立①-1 SQUID基本性能的提高SQUID磁传感器是一种宽带矢量传感器,以超高灵敏度检测与检测线圈交联的磁场,与其他磁性传感器类似,它具有其他磁性传感器所没有的功能。当使用SQUID作为磁传感器时,形成包括磁通锁定环电路(以下称为“FLL电路”)的反馈环路以使输出线性化,并且如果磁场波动较大,则工作点被固定(锁定)。随着时间的推移,反馈将无法跟随它,并且工作点会波动(失锁),从而无法进行连续测量。因此,当使用SQUID磁传感器,特别是使用一个检测线圈的磁力计传感器(磁力计)时,在地磁准静止条件下,例如在没有较大姿态变化的海底,或者当在电磁场施加磁力时使用对于勘探或无损检测领域来说,对磁场波动的跟踪能力(能够保持锁定状态的磁场随时间变化的最大dB/dt,以下简称“间距”)非常重要。有必要提高成卷率。对于稍后将讨论的磁场偏差型传感器,这也是提高对磁场不平衡分量的时间波动和意外电磁噪声的抵抗力的重要问题。转换速率取决于FLL电路的带宽,但它与磁场调制电压宽度(V)成正比,这是SQUID的基本性能。另一方面,V是SQUID基本规则
我非常感谢 Jaan Praks 在整个项目中的指导以及许多富有启发性的讨论。我还要向 Andris Slavinskis 表示最诚挚的谢意,感谢他帮助我制定了最初的项目提案,以及 Pasi Yl¨a-Oijala 为本报告提供源源不断的评论和反馈。我还要感谢阿尔托大学空间技术小组的每个人,他们在需要时提供帮助和建议,以及许多有趣的对话。我要特别感谢 David Fischer 分享他的专业知识并帮助指导这个项目。他一直很乐意提供帮助,他的反馈和建议对将这个项目的工作提升到更高的水平非常有价值,我学到了很多东西。此外,我还要感谢所有帮助过我的朋友,让过去两年多的时间,无论是在基律纳还是赫尔辛基,都是一次精彩而难忘的经历。这里要提到的人太多了,无法一一列举,但我要感谢 Antonio、Johan、Flavia、Anne、Cornelis、Ric、Jonathan 和 Bj¨orn 在撰写本报告期间的陪伴和帮助。最后,但并非最不重要的是,我要感谢我的家人一直支持和鼓励我。我可以肯定地说,如果没有他们,我不会取得今天的成就。
本文介绍了 408 nm – 941 nm 范围内高灵敏度栅/体连接 (GBT) 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 型光电探测器的光电流特性。高灵敏度对于光电探测器非常重要,它用于多种科学和工业应用。由于其固有的放大特性,GBT MOSFET 型光电探测器表现出高灵敏度。所提出的 GBT MOSFET 型光电探测器是通过标准 0.18 µm 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺设计和制造的,并分析了其特性。分析了光电探测器的宽长比 (W/L)、偏置电压和入射光波长。实验证实,所提出的 GBT MOSFET 型光电探测器在 408 nm – 941 nm 范围内的灵敏度比相同面积的 PN 结光电二极管高 100 倍以上。
目前,体温传感技术已发展用于医疗诊断、伤口愈合、监测皮肤水分和血流。[1–5] 目前已开展了广泛的体温监测研究,研究方法多种多样,[6–15] 但对于病毒感染者、儿童和老人等高危人群,无法进行超高精度和连续监测。例如,当前的 2019 年冠状病毒病 (COVID-19) 大流行表明,通过监测体温来追踪病毒感染的风险因素非常重要。[16] 使用红外 (IR) 摄像机进行传统的间接温度传感是温度测量最广泛的方法。红外摄像机可以精确测量温度,但会严重受到人体运动的影响。