Создан сверхточный лазерный вибрационный датчик

Вибрационный сенсор нового поколения, созданный в Федеральной политехнической школе Лозанны (Швейцария), объединил лазерные и механические компоненты, продемонстрировав чувствительность, которая может перевернуть обстановку в целом последовательности областей, включая атомно-силовую микроскопию.

Резонаторы, улавливающие вечно не сильный колебания в воздухе, существуют в далеком прошлом. В случае если в общем, это микроскопическая нить, которая при взаимодействии с частицей либо молекулой газа начинает колебаться. В зависимости от конкретной молекулы, с которой случилось сотрудничество, вибрация резонаторной нити будет различной, благодаря чему устройство возможно использовать кроме того для анализа состава воздуха.

Но для того чтобы рода резонаторы сложны, недёшевы и всё ещё имеют неприятности с уровнем чувствительности.

Рис. 1. Сам сенсор весьма мал, а его главная часть — это нить (выделена синей рамкой), натянутая рядом со стеклянным диском. (Тут и ниже иллюстрации E. Gavartin et al).

Чем меньше размеры струны резонатора, тем чувствительнее она к вибрациям. Но, не все подробности классических резонаторов столь же действенно трудятся при миниатюризации. Созданный швейцарскими инженерами пример применяет новый способ снятия показаний со струны при помощи лазерного луча, направленного на маленький стеклянный диск, к которому прикреплена нить длиной в пара сот нанометров.

Лазерный луч, попадая на стеклянный диск, циркулирует по нему приблизительно 1 000 раз за 2 наносекунды и после этого покидает его. Нить же находится строго над той линией, по которой проходит исходящий поток фотонов. Вибрируя, она раздражает луч.

Сравнивая длину волн лазера в момент, в то время, когда он достигает диска, и тогда, в то время, когда покидает его, учёные приобретают очень правильные информацию о колебании нити.

Главным ограничением точности в простом резонаторе есть броуновское перемещение, вызывающее случайные вибрации в нити, каковые усиливаются с любым внешним действием и затухают только через некое время. Дабы избежать его, в большинстве случаев резонаторы охлаждают жидким гелием, потому, что броуновское перемещение тем интенсивнее, чем выше температура. Но такие резонаторы нуждаются в громоздких, сложных и дорогих совокупностях охлаждения, отчего не через чур практичны.

Лазер же, считывающий данные о состоянии нити, сообщает её обрабатывающей микросхеме, которая модулирует излучение второго лазера: его действие на нить всецело гасит броуновское перемещение.

Рис. 2. Принципиальная схема нового сенсора.

В следствии безо всякого гелиевого охлаждения удалось взять прибор, трудящийся действенно при температуре в 20 ?C. Уровень чувствительности новинки очень высок.

«Если бы вместо нити мы имели 100-метровый мост, то имели возможность бы, при соблюдении пропорций, измерить колебания моста от деформаций до 1 нм (1/10 000 толщины волоса), причём в настоящем времени», — подмечает Пьер Верло, один из авторов прибора.

Вся совокупность интегрирована на одной кремниевой микросхеме, что делает её предельно миниатюрной и мобильной. Её возможно применять не только для сверхчувствительного мониторинга вибраций, вместе с тем в атомно-силовой микроскопии нового поколения и при анализе состава газовых сред в режиме «тут и по сей день».

Работа, обрисовывающая новый тип устройств, размещена в издании Nature Nanotechnology.

Случайные записи:

• Российские учёные исследуют пористый кремний
• Акустическая линза из углеродных нанотрубок фокусирует ультразвуковые волны, превращая из в невидимый скальпель

Rob Potter Interview By Mary Lou Houllis — Now in 15 Languages

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• На основе графена создан сверхчувствительный датчик массы

  Эксперты из Колумбийского университета (США) сконструировали наномеханический резонатор из подвешенного графена. Резонансная частота колебаний…

• Обзор интеллектуального датчика движения

  В маленьком обзоре представлен инфракрасный модуль либо, второе наименование интеллектуальный датчик перемещения. При его срабатывании загорается…

• Световой датчик движения

  На канале паяльник тв сняли видеоролик рассмотрена схема, которая реагирует не на пересечение какого-либо порогового уровня, а на скорость трансформации…

• Конденсация бозе-эйнштейна в сверххолодных газах позволила создать сверхчувствительный магнетометр

  Несколько физиков из Университета Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley) создали устройство, которое способно измерять магнитные поля с…