MEMS电磁执行器CoNiMnP永磁体阵列的制备

永磁材料在微电子机械系统(MEMS)器件中具有重要的应用价值,例如微型开关、微型继电器以及微泵、微阀中作电磁执行器等.本文介绍了CoNiMnP永磁体阵列的制备技术,给出了工艺制备的实验条件,并利用SEM分析了阵列的表面形貌,电子能谱分析了永磁材料组分.实验结果表明,得到了很好的CoNiMnP永磁体阵列结构,具有较高的矫顽磁力的材料组分比例:Co 85%、Ni 14%.     

MEMS电磁执行器CoNiMnP永磁体阵列的制备

永磁材料在微电子机械系统(MEMS)器件中具有重要的应用价值,例如微型开关、微型继电器以及微泵、微阀中作电磁执行器等。本文介绍了CoNiMnP永磁体阵列的制备技术,给出了工艺制备的实验条件,并利用SEM分析了阵列的表面形貌,电子能谱分析了永磁材料组分。实验结果表明,得到了很好的CoNiMnP永磁体阵列结构,具有较高的矫顽磁力的材料组分比例：Co 85％、Ni 14％。     

电镀法制备CoNiMnP永磁薄膜研究

采用电子能谱仪(EDS)与振动样品磁强计(VSM),研究了电流密度及镀液pH值对电镀CoNiMnP永磁薄膜矫顽力的影响。结果表明:CoNiMnP永磁薄膜具有明显的垂直各向异性,且随电流密度和镀液pH值的增大,CoNiMnP薄膜的矫顽力呈先增大后降低的变化;当电流密度为5×10–3A/cm2、镀液pH值为5时,CoNiMnP薄膜垂直方向的矫顽力Hcj达到最大值80kA·m–1。     

柔性膜式微型电磁驱动器的设计与仿真分析

硅橡胶具有生物兼容性好且制作技术与微细加工工艺兼容的优点,采用硅橡胶作为MEMS驱动器中的振动膜具有较好的应用前景。研究了一种微型电磁驱动器,由内嵌永磁体阵列的柔性硅橡胶(PDMS)振动膜和线圈两层构成,采用电镀工艺制作线圈层;采用电镀方法制作磁体阵列,由甩胶机旋涂硅橡胶并进行固化,制作内嵌磁体阵列的硅橡胶膜,对磁体磁化后可作为双向驱动器。对该驱动器进行了理论分析与数值模拟,采用有限元分析工具ANSYS对微驱动器的电磁驱动力及其挠度进行分析,二者结果基本一致,振动膜中心最大挠度的分析误差为7.96%,其一阶固有频率的分析误差为16.1%。     

厚膜永磁阵列表面磁场分布研究

厚膜永磁阵列是近年来 MEMS器件中的重要材料之一 ,研究其表面磁场分布对实际应用中永磁阵列单元几何尺寸的设计具有重要指导作用。文中建立了厚膜永磁阵列表面磁场分布的计算模型 ,并得到了永磁阵列表面磁场分布。结果表明永磁阵列表面磁场呈周期性分布 ,与磁体单元高度、宽度以及磁体单元间隔密切相关。     

飞秒脉冲激光空间光场调控的微透镜阵列制备技术进展

作为最基本的微光学元件,微透镜在多个领域都有非常广泛的潜在应用,然而常见的面向透明硬脆材料微透镜的制备方法效率低下,且对作业环境的要求较高,极大地限制了透明硬脆材料微透镜阵列的大面积制备。空间光调制器作为一种对光场进行调制的设备,可以方便地实现多焦点或者结构化的光场,在光通讯、激光加工等领域具有重要的应用潜力。本文介绍了利用飞秒激光烧蚀结合湿法刻蚀制备硬脆材料微透镜阵列的基本方法,并系统地分析了影响所制备微透镜形貌的关键因素。通过在加工过程中对聚焦光斑的数量和位置进行精细调控,极大地提高了透明硬脆材料微透镜阵列的加工效率,且可以在加工过程中动态地调整飞秒激光烧蚀改性的形貌,从而实现不同尺寸微透镜阵列的高速制备,展现了空间光场调制技术在微光子集成芯片加工领域的应用前景。     

基于激光加工的玻璃透镜阵列制备

为了实现蓝宝石微透镜阵列模板的可控制备,采用刻蚀辅助激光加工技术得到了形貌可控、排列均匀的密排步蓝宝石微凹透镜阵列模板,并结合高温浇铸转写技术实现了K9玻璃微凸透镜阵列的快速制备;基于蓝宝石和玻璃之间较大的热膨胀系数差,实现了蓝宝石和玻璃的有效分离。结果表明,所制备的玻璃透镜阵列具有较高的表面平滑度,表面粗糙度仅有2nm,同时保持了高达80%的透过率,在可见波段,对于不同波长的光都展现了清晰的聚焦和成像效果;通过氢氟酸的清洁处理,蓝宝石透镜阵列模板可以实现重复利用。刻蚀辅助激光加工结合高温浇铸转写技术能够实现高平滑玻璃微透镜阵列的快速制备,该技术为硬质材料微纳器件的快速制备提供了参考。     

乳胶模制球面微反镜阵列

英国南安普顿大学的科研人员将研制出一种以球面反射镜阵列构成的阵列器件.该器件包含激光器或由光学活性材料填充的微谐振腔,以金(Au)、铂(Pt)或者其他材料作反射表面.为了制造这种阵列,把含有微型乳胶球的胶体溶液铺在金膜上,在合适的条件下,微乳胶球置于密堆积的单层中.然后把一种金属电镀到球体上,在用溶剂溶解掉微型乳胶球后留下微型凹球面反射镜阵列.     

国产电阻阵列技术的发展趋势

回顾和总结了国产电阻阵列3个发展阶段的主要技术方案、优缺点和最终结果.第一代64×64电阻阵列采用了体材料微机械加工的单晶硅薄膜微型电阻,成品率较高但与CMOS工艺不兼容、均匀性差、功耗大、占空比极低、规模小;第二代128×128和256×256电阻阵列采用了体材料微机械加工的复合薄膜微型电阻,基本解决了工艺兼容性、均...     

飞秒激光双光子制造生物微器件微支架

介绍了飞秒激光双光子吸收和光聚合的机制,将飞秒激光技术应用于生物相容性材料(ORMOCER)的三维微纳米加工中.在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.5 μm,突破了衍射极限.推导出双光子光聚合阈值的数学表达式,研究了扫描速度V和激光功率P对横向尺寸的影响规律.在此基础上采用飞秒激光双光子微细加工技术制备了典型的微生物器件--微井阵列、微柱阵列和光子晶体生物微型支架.     

SU-8微针执行器的研究

设计和采用MEMS工艺技术制作了一种由电磁驱动的微量取样执行器。执行器的结构包括微针、通道、反应室、电极以及永磁微阵列等。通过外部磁场可以实现双向线性驱动。本文主要介绍了利用SU 8光刻胶材料 ,采用多级曝光实现 3D结构的工艺技术 ,研制出了微针执行器的雏形器件。微针的尺寸为 6 0 0 μm× 80 0 μm× 4 0 μm ,微针孔径截面为 2 0 μm× 2 0 μm ,并给出了SEM分析的研究结果     

用克尔磁光效应对(Sm、Gd、Er)Co5磁畴结构的研究

本文介绍了利用克尔磁光效应观察(Sm Gd Er)Co,的磁畴结构,研究了两个内禀矫顽力相差较大的样品在分级磁化和退磁过程中磁畴结构的变化。结果表明,该材料的矫顽力主要受成核机制的控制。因此,为了提高磁体的性能,就应当抑制早期反磁化核的生成,为此,就要求保持成份精确、均匀,提高磁体的致密度,减少杂质、孔洞等缺陷,使磁畴取向尽可能一致。     

微型电磁驱动器中微小电磁力的研究

设计了一种应用于微机电系统中的微型电磁驱动器。该微驱动器主要由平面正方形线圈、弹性支撑和坡莫合金薄片构成。采用微细加工技术成功地制作出了这种微驱动器。该驱动器具有较大的驱动力和行程，适用于垂直方向上需求较大偏转的微机电系统中。研究了平面线圈对坡莫合金磁体的微小作用力，并用有限元模拟软件ANSYS，对该作用力进行了模拟分析。     

Magnetically levitated micro PM motors by two types of activemagnetic bearings

This paper describes magnetically levitated micro permanent magnet (PM) motors by two types of active magnetic bearings. The micro PM motors consist of a cylindrical rotor (φ2.0 mm×10 mm), a pair of electromagnets, a pair of photodiodes, and an analog PD controller. The motors are characterized by the small rotor levitated without any mechanical contacts and one-axis controlled active magnetic bearing. Horseshoe-shaped and cylindrical electromagnets are applied to the active magnetic bearing. The rotor successfully rotates, levitating in the center of the electromagnets. In this paper, dynamic characteristics of the two types of micro PM motors, such as relationships between rotation speed and driving current, rotation speed and time, and acceleration and driving current, are discussed. As a result, it is found that the magnetically levitated micro PM motors by two types of active magnetic bearings are very different from each other and very promising     

基于微场镜阵列的红外光场中继成像系统

光场成像是一种通过采集光场信息和重聚焦计算而成像的方法。由于微透镜型光场相机的结构限制,为实现光学系统与探测器的耦合,一般采用改造探测器的方法,但不适用于红外光场相机。为此,提出了微场镜阵列结合中继透镜的新型结构。这种新型结构通过中继透镜对中间像面1:1成像,通过微场镜阵列改善中继透镜产生的渐晕。采用倾斜刃边法计算系统的调制传递函数曲线,对比直接耦合、中继透镜耦合以及新型结构耦合三种结构的像质。根据不同的重聚焦面,新型耦合结构在奈奎斯特频率下的曲线值相比于中继透镜耦合结构提升5%~240%,接近直接耦合结构。新型结构可在实现耦合的同时,避免系统像质的大幅度下降,可在红外光场相机中起到重要作用。     

一种新型周期永磁聚束系统的设计

本文以传统的轴向相斥排列的周期永磁结构为基础,为了减小各个峰值的波动和降低端峰的磁场梯度,通过延长两端磁环的厚度,对各磁环选用不同性能的磁性材料的方法,经过不断模拟计算和修正,最终得到了峰值波动小,端峰磁场梯度小的周期永磁结构,其ΔBp=5.78%,端峰磁场梯度为0.0849 T/mm。     

磁体工作状态判断标准的改进

磁体结构优化设计需要用最少量的磁体产生最强的磁场,其要点之一是保证磁体的每一部分工作在退磁曲线上尽量靠近最大磁能积(BH)max的地方,目前用于磁场计算的程序CTA对磁体工作点的算法有缺陷,它对一个形状复杂磁体结构的磁场能量贡献大小的计算也不能给出唯一的结果,以便当作设计优劣的判据。作者就程序算法进行改进后,对每个磁体结构给出一个统一的平均磁能积作为判断磁体工作状态的标准,并进一步画出了磁能积的分布图。     

基于SH0导波的电磁超声换能器设计与实验研究

传统基于周期性永磁体的电磁超声换能器结构较复杂,为此该文提出了一种由单一永磁体和导线阵列线圈构成的电磁超声换能器(EMAT)用于激发板中的SH0导波。首先叙述了设计的原理,并采用有限元软件进行三维数值仿真分析,利用水平极化永磁体垂直于板面的磁场在铝板中成功激发出SH0导波。为使EMAT换能效率达到最优,研究长和宽为10 mm×25 mm的永磁体,其高度及线圈匝数不同时EMAT激励的效率。仿真结果表明,选用永磁体高度为25 mm及线圈匝数为37时EMAT换能效率和声场指向性较好。在此基础上,通过实验研究了不同线圈匝数对换能器换能效率的影响,实验结果与仿真结果一致,充分验证了该文设计EMAT的方法具有可行性。     

一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器

针对地铁车辆轴温实时监测系统自供能的问题,文中提出了一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器,以便将车辆轴箱工作环境中存在的振动能转换为电能.基于机械集总系统模型和机电耦合模型,通过多物理场耦合构建了双自由度振动能量采集器有限元模型.加入内圈辐射充磁磁体,设计了新型悬浮磁体结构,并研究了在简谐激励下振动...