Variationer i vibrationer i siliciumbjælker skaber en følsom måde at måle trykændringer på

En mikrometer-skala, lavt strømforbrug tryksensor er blevet udviklet af KAUST-forskere, med potentielle anvendelser i vakuummiljøer.

Sensorer er grænsefladen mellem automatiserede systemer, såsom computere og robotter, og deres miljø. Sensorer måler lys, temperatur, bevægelse, masse, tryk, position og meget mere. Skubbet er at gøre sensorer mindre, så de kan integreres i bærbare produkter. Tryksensorer, for eksempel, bruges i industriel kontrol, sundhedspleje, medicinsk test og meteorologi. Afhængigt af applikationen, disse sensorer skal være følsomme over for små ændringer, hurtig til at reagere på disse ændringer, og arbejder over en lang række tryk.

Nouha Alcheikh, Amal Hajjaj og Mohammad Younis har nu udviklet en følsom trykmikrosensor baseret på en vibrerende stråle af silicium på kun 800 mikrometer lang, 25 mikrometer bred og 1,5 mikrometer tyk. "Vi har udviklet en skalerbar og følsom mikropressursensor, der fungerer over et udvidet trykområde i nanoregimet, "siger Alcheikh.

En ophængt stråle vil svinge med en resonansfrekvens, der bestemmes af dens masse, længde, tæthed og stivhed. Når en strøm ledes gennem strålen, det bliver varmere og begynder at bøje. Denne øgede krumning øger strålens stivhed og flytter dermed resonansfrekvensen. Luft, der omgiver strålen, køler den ned:jo højere tryk, jo mere luft, jo bedre afkøling. Dermed, strålens resonansfrekvens, som kan måles elektrisk, er relateret til trykket.

Enheden, teamet oprettede, fungerer over en lang række tryk, fra 0,038 Torr til 200 Torr (atmosfærisk tryk er 760 Torr). Sensoren har en følsomhed på 2689 x 10 ^-6 / Torr.

Teamet viste også, at sensoren kan skræddersys til en bestemt applikation ved at ændre strålens tykkelse. De simulerede strålens funktion for at demonstrere, at følsomheden bliver højere for en tyndere mikrostråle, men en tykkere stråle forbruger mere energi. Dermed, en optimal tykkelse kunne beregnes for den bedste følsomhed ved lave eller høje tryk, afhængigt af målmiljøet for enheden.

"Vi er heldige at have muligheden for at udforske vilde og nye ideer, såsom denne nye trykføler, takket være de topmoderne faciliteter på KAUST, "siger Younis." Jeg håber at blive ved med at benytte denne lejlighed til at tage dette enhedskoncept i kommercialisering. "