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Technique Neuve d'Étalonnage Améliorant le Sérieux et la Stabilité de Microhotplate

Published on August 11, 2009 at 7:52 PM

Les Chercheurs au National Institute of Standards and Technology (NIST) ont développé une technique neuve d'étalonnage qui améliorera la fiabilité et la stabilité d'une des technologies les plus versatiles de NIST, le microhotplate. Le dispositif de NIST de roman est développé comme fondation pour la miniature pourtant les senseurs hautement précis de gaz qui peuvent trouver le produit chimique et les agents biologiques, les fuites industrielles et même les signes de durée de vie extraterrestre à bord d'une sonde planétaire.

Le microhotplate de NIST emploie son efficience thermique conjointement avec un thermocouple pour former une température d'autotest sentant le système. Quatre microhotplates (image gauche) sont vus avec une bande du film de rhodium (marqué par une flèche) croisant en bas à droite le microhotplate. Cette bande établit le contact avec le platine dans la structure de microhotplate (vue dans l'image de plan rapproché du côté droit) pour former un thermocouple stable pour la température de mesure. Crédit : M. Afridi, NIST

Le minuscule microhotplates-aucun plus large qu'un être humain cheveux-sont programmés pour faire un cycle par un domaine des températures. Elles peuvent être enduites des films d'oxyde de métal réglés pour trouver la substance particulière de gaz. Attache Aéroportée de produits chimiques sur la surface du détecteur selon le type du film et de la température de la surface, changeant le flux de l'électricité par le dispositif, qui sert de « signature » à recenser le type et la concentration du gaz dans le ciel ambiant.

Les mesures de température Précises de microhotplate sont essentielles pour la discrimination et la quantification de la substance de gaz, tandis que fiable, fonctionnement à long terme exige que les senseurs de température des microhotplate puissent hautement stables ou se sentir quand ils ont dérivé, une fonctionnalité connue sous le nom de « autotest intrinsèque » (BIST). Comme expliqué pour la première fois dans un papier dans un futur numéro des Lettres de Dispositif d'Électron d'IEEE, * la méthode neuve d'étalonnage répond aux deux exigences.

Une partie de la chaufferette de polysilicium composant le microhotplate a initialement servi de senseur de température du dispositif. Cependant, ce senseur dériverait lentement au fil du temps de son étalonnage initial. Dans les trois mois, les relevés de la température étaient éteints par pas moins de 25 degrés Celsius aux températures élevées.

Les ingénieurs de NIST ont surmonté ce point faible à l'aide des données de deux senseurs-un supplémentaires de la température hautement stables, de platine/de thermocouple en couche mince de rhodium intégré dans la structure de microhotplate pour un senseur et de l'efficience thermique de la structure elle-même pour l'autre. Comparer les températures enregistrées par ces deux senseurs fournit au microhotplate son système de contrôle interne. Tant que la valeur absolue de la différence entre les températures enregistrées demeure ci-dessous une valeur de seuil spécifique, la moyenne des deux relevés est considérée fiable. Si la différence dépasse le seuil, les états de système une erreur.

Le senseur initial de polysilicium fournit toujours la mesure de température initiale des microhotplate, qui est employée pour étalonner les deux autres senseurs. Avec le système complet de « contrôle et de reste » en place, les mesures de température sont précises à moins de 1,5 degrés Celsius.

Après avoir expliqué avec succès le système neuf d'étalonnage de la température pour leur microhotplate, les chercheurs de NIST travaillent aux avancements supplémentaires pour la technologie. Ensuite en est aligné le développement d'un système intrinsèque pour sentir la contamination des films d'oxyde de métal critiques à l'utilisation des microhotplate dans le dépistage de gaz.

* M. Afridi, C. Montgomery, E. Tonnelier-Balis, S. Semancik, K.G. Kreider et J. Geist. Fonctionnalité Analogique de BIST pour des senseurs de température de microhotplate. Dispositifs d'Électron d'IEEE, Volume 30, Numéro 9 (Septembre 2009).

Last Update: 13. January 2012 20:52

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