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题名基于模态局部化效应的高分辨力微型电场传感器
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作者
王若航
杨鹏飞
顾羽
李晓南
彭春荣
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机构
北京信息科技大学理学院
北京信息科技大学北京市传感器重点实验室
中国科学院空天信息创新研究院传感器技术全国重点实验室
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出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第4期65-76,共12页
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基金
国家自然科学基金(62101054,62031025)
传感技术联合国家重点实验室开放研究基金(SKT2201)
+2 种基金
北京市教育委员会科学研究计划(KM202211232005)
北京市科技计划(Z231100006623012)
北京信息科技大学“勤信人才”培育计划(QXTCPB202409)项目资助。
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文摘
模态局部化效应是提高MEMS物理量传感器灵敏度和分辨力的有效途径。然而,由于没有深入研究电场引入方法,导致目前已报道的模态局部化MEMS电场传感器的分辨力没有达到弱电场探测需求。为此,基于模态局部化效应提出一种高分辨力MEMS电场传感器。传感器主要由电场引入结构、三自由度弱耦合谐振系统及封装基座构成,采用浮动分立式高分辨力电场引入结构设计方案,建立理论模型优化结构参数;以三自由度弱耦合谐振器振幅比的算术平方根作为电场传感器的输出,解决非线性输出问题;基于有限元仿真,分析了传感器的振动模态,并研究了电场感应电极的旋转对电场测量带来的影响。在真空条件下对已制备的电场传感器样片进行测试,结果表明:在0~7 kV/m待测电场范围内,传感器的灵敏度为0.068/(kV·m^(-1)),本底噪声为0.0121(V·m^(-1))/Hz;传感器的分辨力优于0.4 V/m,是目前国内外报道的最好水平。此外,在待测电场中旋转电场感应电极,对其灵敏度进行测试;并对传感器的三自由度弱耦合谐振器的模态局部化现象进行深入研究,发现可以通过驱动和扰动不同谐振器控制模态局部化现象发生在特定的谐振器和特定的模态上。
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关键词
MEMS
模态局部化现象
电场引入结构
灵敏度
分辨力
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Keywords
MEMS
mode localization phenomena
electric field introduction structure
sensitivity
resolution
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分类号
TH73
[机械工程—精密仪器及机械]
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题名表面等离子体共振成像研究进展(特邀)
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作者
王琦
张滇澐
张丽超
祁志美
赵勇
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机构
东北大学信息科学与工程学院
东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室
河北省微纳精密光学传感与检测技术重点实验室
中国科学院空天信息创新研究院传感器技术全国重点实验室
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出处
《红外与激光工程》
北大核心
2025年第4期157-174,共18页
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基金
国家自然科学基金项目(62433007,62073068)
中央高校基本科研业务费专项(N2204019)
+4 种基金
辽宁省应用基础研究计划项目(2023JH2/101300179)
流程工业综合自动化国家重点实验室研究基金项目(2018ZCX29)
沈阳市科技计划项目(23407301)
河北省自然科学基金项目(F2024501044)
浙江省中医“瘀毒”证重点实验室开放课题基金项目(YDZ202302)。
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文摘
表面等离子体共振成像(Surface Plasmon Resonance Imaging,SPRI)技术作为一种免标记、高灵敏度的生物传感技术,因其在实时监测和分析生物分子相互作用方面的能力而受到广泛关注。SPR I技术通过检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的相互作用情况,进而探测物质的性质和结构。介绍了SPRI的基本原理,包括表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)和SPRI的详细机制。SPR现象是由于光波与金属表面自由电子相互作用而产生的,当光波与表面等离子体发生共振时,反射光强度会大幅度地减弱,这一现象可以用来监测生物分子间的相互作用。SPRI技术则是将SPR技术与成像技术结合,通过监测生物芯片表面的折射率变化来实时检测分子相互作用,确定分析物浓度和相互作用的亲和力,随后深入剖析了近年来在成像技术方面所取得的显著进步与革新,这些进步不仅提升了成像的分辨率与精确度,还极大地拓展了SPRI技术的应用范围。此外,还探讨了SPR I在生物传感领域的应用,包括细胞研究、生物标志物检测和细菌和病毒检测等方面。最后,对SPR I技术的未来发展趋势进行了展望,预计随着技术的进步,SPR I技术在检测灵敏度、成像速度和便携性等方面将得到显著提升。
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关键词
表面等离子体共振成像
棱镜耦合
非棱镜耦合
成像技术提升
生物传感
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Keywords
surface plasmon resonance imaging
prism coupling
non-prism coupling
imaging technology enhancement
biosensing
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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