חיישני ננו תזוזה קיבולית עשויים למדידה בסביבות קיצוניות

סדרת NanoCeramic (NC) NanoSensor החדשה מ קווינסגייט, יצרנית מומחית בבריטניה של מוצרי מיקום ננו-מיצוב ברמת דיוק גבוהה, מציעה מטרולוגיה בקנה מידה ננו המותאם במיוחד עבור סביבות המחקר התובעניות ביותר - המשלבת תאימות אולטרה-גבוה (UHV) וקשיות קרינה עם פעולה בטמפרטורות קריוגניות עד גבוהות.

להקשר, של קווינסגייט סל המוצרים של NanoSensor מורכב ממשפחה מבוססת של מערכות מדידת מיקום ללא מגע (ה סדרת NX) מבוסס על העיקרון של מיקרומטריית קיבול. שני לוחות חיישן - מטרה ובדיקה - יוצרים קבל של לוחות מקבילים, כאשר המרווח בין הלוחות נמדד באמצעות בקר אלקטרוני.

טווחי מדידה מ-20 מיקרומטר עד 1250 מיקרומטר זמינים עם תגובות תדר של עד 20 קילו-הרץ (אידיאלי לניטור רעידות וזיהוי רעשים במכשור מדויק). יתרה מכך, NanoSensors מסדרת NX מבטיחים ליניאריות של עד 0.02% ורזולוציית מדידה נמוכה כמו 7:10 (RMS) - הכל במכלול שאינו מחמם את עצמו ועם עיצובים נבחרים המתאימים לפעולת UHV עד XNUMX^-9 טור.

לפי מידה

בהתבסס על אותם עקרונות יסוד, ה סדרת NC מייצג הרחבה של היצע NX לפריסה בתנאים קיצוניים - למעשה, קו מותאם אישית של NanoSensors שלוקח את תאימות UHV לרמה הבאה (10^-10 Torr) תוך מתן פעולה יציבה ואמינה בסביבות קרינה אגרסיביות (עם 10 מוקשה בקרינה⁷ כבלי Gy) ועל פני טווח טמפרטורות רחב (מ-80 K עד 423 K).

"אנו משתמשים בטכניקות ייצור מוסמכות צבאיות וחלל כדי לייצר את סדרת ה-NC", מסביר ג'ון קלארק, מהנדס תכנון מכאני ראשי בקווינסגייט. "למרות שהחיישנים, לרוב, הם עיצובים מותאמים אישית, יכולת הייצור של טכנולוגיית NC היא כזו שאנו יכולים לספק קואורדינטות ביצועים מרובות - ומדויקות מאוד - במחיר תחרותי".

בליבה של תת-מערכת המדידה NC נמצאות לוחות חיישן קיבוליים מצופים זהב קרמי (בדרך כלל מבוססות על "זהב לבן", סגסוגת זהב פלטינה), בעוד שרוב הדגמים כוללים גם זיגוג קרמי מזכוכית כדי להגן על פני החיישן ולמנוע בשוגג קצר בין הצלחות. לא פחות חשובים הם בתי החיישנים הספציפיים ליישום של ה-NC - לא פחות בכל הנוגע להבטחת עיצוב התפשטות תרמית נמוכה. בתי אינוואר, למשל, מספקים יציבות תרמית בטמפרטורות קריוגניות (עד 80 K); פלדת אל חלד SS316 אידיאלית בעת התאמת התרחבות החיישן למבנה נירוסטה; ובתי אלומיניום לא מגנטיים עדיף להשתמש בעת התאמת התפשטות תרמית למבני אלומיניום.

"באופן עקרוני", מציין קלארק, "סדרת NC כוללת חבילה של התקדמות וחידושים בחומרים כדי להבטיח תאימות במגוון יישומי סביבה קיצונית." דוגמה לכך: אחת מהפריסות הראשונות של NC NanoSensor - לניטור כיפוף סיליקון-גביש במונוכרומטור של Bragg על קו קרן סינכרוטרון - שילבה רזולוציית מדידה של 2-5 ננומטר עם 100 טווח מיקרומטר ופעולה בטמפרטורות קריוגניות (כ-80 K).

בניית הגז הנמוכה אפשרה גם פריסה בתנאי UHV (עד 10^-9 Torr), בעוד שהכבלים ה"קשים לקרינה" ומבנה הקרמיקה/מתכת הבטיחו שהחיישן יוכל לעמוד במנת קרינה מקבילה מקסימלית בקו הקרן של 143 Gy/hr. "פתרון ה-NC המוקדם הזה סמן את כל התיבות במונחים של דחיפת מעטפת הביצועים", מוסיף קלארק.

הכל עניין של שליטה

מאפיין מכונן של סדרת חיישני ה-NC (וקו המוצרים האב NX) הוא אלקטרוניקה דיגיטלית איכותית - המשלבת רעש נמוך, פלט דיגיטלי של 20 סיביות וקצב עדכון של 50 קילו-הרץ כחלק ממערכת מדידה משולבת. ישנה גם יכולת כונן כבל ארוכה יותר (לעומת דגמים אנלוגיים מהדור הקודם) כדי להבטיח שהפלט הדיגיטלי פחות רגיש לקליטת רעשים.

"כל זה אומר שזה הרבה יותר קל למשתמשי קצה לשלב חיישני NC במערכת הבקרה שלהם מבלי להכניס רעש על האות", מסביר קלארק. "המרה לדיגיטל מיד פירושה שמשתמש הקצה יכול להעביר את אות החיישן דרך כבל דיגיטלי למחשב, שם ניתן לנתח אותו ולהזין אותו ללולאת בקרה."

מפרטים אחרים של סדרת NC כוללים פלט ליניאריות גבוהה לפני כיול (0.05% טיפוסי), עם כיול מתוקן דיגיטלי מסדר רביעי ליניארי ל-0.005% (אופייני). יש גם החלפת הכנס והפעל או תיקון של אלקטרוניקת הבקרה כאשר ראשי החיישנים אינם נגישים - למשל, בתוך תא ואקום.

סדרת NC היא קו מוצרים מתרחב. אם הדגם הנדרש אינו זמין, קווינסגייט תייצר לפי מפרט מותאם אישית בכפוף לקריטריונים של כמות הזמנה מינימלית.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/capacitive-displacement-nanosensors-are-made-to-measure-in-extreme-environments/