Создание массочувствительных пьезоэлементов методом импульсного лазерного осаждения

Авторы: Кривошеев А.В., Пономаренко С.Л.
Опубликовано в выпуске: #6(35)/2019
DOI: 10.18698/2541-8009-2019-6-492
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки
Ключевые слова: импульсное лазерное осаждение, датчик пыли, массочувствительный датчик, кварцевые микровесы, кварцевый резонатор, загрязнение окружающей среды, тонкопленочные покрытия, измерение толщины тонких пленок
Опубликовано: 19.06.2019

Обозначена проблема точности контроля загрязнения окружающей среды. Описана проблема существующих измерительных приборов, в основе которых лежит кварцевый пьезоэлемент. Приведены преимущества кварцевых микровесов над другими методами измерения концентрации. Показана конструкция кварцевого массочувствительного датчика. Предложен метод его изготовления — импульсное лазерное осаждение, указаны преимущества методов над аналогами. Описан эксперимент, проведенный на установке НаноФаб 100. Указаны параметры эксперимента, такие как число импульсов, частота следования импульсов, давление в камере, расстояние между мишенью и подложкой. Приведена таблица с результатами измерения частоты собственных колебаний резонатора до и после нанесения на него покрытия. Указаны полученные значения массы и толщины осажденного слоя. Отмечены возможности определения концентрации вещества в среде.

Литература

[1] А.П. Константинов. Экология и здоровье: опасности мифические и реальные. Экология и жизнь, 2012, № 9, с. 82–86.

[2] Смуров А.В., Снакин В.В., Комарова Н.Г. и др. Экология России. М., Академия, 2012.

[3] Анализатор пыли «Атмас». Паспорт БВЕК 610000.001 ПС. М., 2016.

[4] Воздействие дисперсного вещества на здоровье человека. unece.org: веб-сайт. URL: https://www.unece.org/fileadmin/DAM/env/documents/2012/EB/ECE_EB_AIR_2012_18_R.pdf (дата обращения: 18.02.2019).

[5] Cheng M., Chui H., Yang C. The effect of coarse particles on daily mortality: a case –crossover study in a subtropical city, Taipei, Taiwan. Int. J. Environ. Res. Public Health, 2016, vol. 13, no. 3, p. 347. DOI: 10.3390/ijerph13030347 URL: https://www.mdpi.com/1660-4601/13/3/347

[6] Kan H., London S.J., Chen G. Differentiating the effects of fine and coarse particles on daily mortality in Shanghai, China. Environ. Int., 2007, vol. 33, no. 3, pp. 376–384. DOI: 10.1016/j.envint.2006.12.001 URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412006002108

[7] В 2015 году средняя концентрация взвешенных частиц РМ2.5 в воздухе в Пекине снизилась на 6,2 проц. russian.news.cn: веб-сайт. URL: http://russian.news.cn/2016-01/05/c_134978768.htm (дата обращения: 18.02.2019).

[8] Sauerbrey G. Verwendung von Schwingquarzen zur Wägung dünner Schichten und zur Mikrowägung. Z. Physik, 1959, vol. 155, no. 2, pp. 206–222. DOI: 10.1007/BF01337937 URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01337937

[9] Kanazawa K.K., Gordon J.G. Frequency of a quartz microbalance in contact with liquid. Anal. Chem., 1985, vol. 57, no. 8, pp. 1770–1771. DOI: 10.1021/ac00285a062 URL: https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac00285a062#

[10] Кельнер Р., Мерме Ж.-М., Отто М. и др. (ред.) Аналитическая химия. Проблемы и подходы. М., Мир, 2004.

[11] Панфилов Ю.В. Нанесения тонких пленок в вакууме. Технологии в электронной промышленности, 2007, № 3, с. 76–80.

[12] Кривошеев А.В., Пономаренко С.Л. Получение тонких алмазоподобных пленок методом импульсного лазерного осаждения и исследование их свойств. Политехнический молодежный журнал, 2018, № 6. DOI: 10.18698/2541-8009-2018-6-324 URL: http://ptsj.ru/catalog/menms/tempp/324.html

[13] Булаев С.А. Сущность импульсного лазерного напыления в вакууме как способа получения пленок нанометровых толщин. Вестник Казанского технологического университета, 2014, т. 17, № 18, с. 25–27.

[14] Labin L.A., Bulychev A., Kazaryan M.A., et al. Possibilities of using pulsed lasers and copper-vapour laser system (CVL and CVLS) in modern technological equipment. XII Int. Conf. Atomic and Molecular Pulsed Lasers. DOI: 10.1117/12.2225207 URL: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/9810/1/Possibilities-of-using-pulsed-lasers-and-copper-vapour-laser-system/10.1117/12.2225207.short?SSO=1

[15] Eason R., ed. Pulsed laser deposition of thin films: applications-led growth of functional materials. Wiley, 2006.

[16] Либенсон М.Н., Яковлев Е.Б., Шандыбина Г.Д., ред. Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика). Ч. II. Лазерный нагрев и разрушение материалов. СПб., НИУ ИТМО, 2014.

[17] Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.