Nuova Tecnica di Calibratura che Migliora Affidabilità e Stabilità di Microhotplate

Published on August 11, 2009 at 7:52 PM

I Ricercatori al National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno sviluppato una nuova tecnica che migliorerà l'affidabilità e la stabilità di una delle tecnologie più versatili dei NIST, il microhotplate di calibratura. L'unità del NIST del romanzo sta sviluppanda come le fondamenta per la miniatura eppure sensori altamente accurati del gas che possono individuare gli agenti chimici e biologici, le perdite industriali e perfino i segni di vita extraterrestra a bordo da una sonda planetaria.

Il microhotplate del NIST usa il suo risparmio di temi termico insieme con una termocoppia per formare una temperatura di prova d'autoverifica che percepisce il sistema. Quattro microhotplates (immagine sinistra) sono veduti con un nastro della pellicola del rodio (tracciata da una freccia) che attraversa il microhotplate di destra inferiore. Questo nastro stabilisce il contatto con il platino nella struttura del microhotplate (veduta nell'immagine del primo piano a destra) per formare una termocoppia stabile per la temperatura di misurazione. Credito: M. Afridi, NIST

Il minuscoli microhotplates-nessun più ampio di un essere umano capelli-sono programmati per ciclare attraverso un intervallo delle temperature. Possono essere ricoperti di pellicole di ossido del metallo adattate per individuare le specie specifiche del gas. Attaccatura Dispersa Nell'aria dei prodotti chimici alla superficie del rivelatore secondo il tipo di pellicola e della temperatura della superficie, cambiante il flusso di elettricità tramite l'unità, che servisce da “impronta„ per l'identificazione sia il tipo che della concentrazione del gas nell'aria ambientale.

Le misure Accurate della temperatura del microhotplate sono cruciali per la distinzione e la quantificazione delle specie del gas, mentre affidabile, l'operazione a lungo termine richiede che i sensori di temperatura dei microhotplate possano altamente stabili o percepire quando sono andato alla deriva, una funzionalità conosciuta come “un'autodiagnostica incorporata„ (BIST). Come dimostrato per la prima volta in un documento in un'emissione imminente delle Lettere dell'Unità di Elettrone di IEEE, * il nuovo metodo di calibratura risponde ad entrambe le esigenze.

Una parte del radiatore del polisiliconico che compone il microhotplate originalmente ha servito da sensore di temperatura dell'unità. Tuttavia, questo sensore andrebbe alla deriva lentamente col passare del tempo dalla sua calibratura iniziale. Entro tre mesi, le letture della temperatura erano fuori vicino fino a Centigrado 25 gradi alle temperature elevate.

Gli ingegneri del NIST hanno sormontato questa imperfezione utilizzando i dati da due sensori-un supplementari della temperatura altamente stabili, da platino/termocoppia di sottili pellicole del rodio integrata nella struttura del microhotplate per un sensore e dal risparmio di temi termico della struttura stesso per l'altro. Il Paragone delle temperature riferite da questi due sensori fornisce al microhotplate il suo sistema di controllo interno. Finchè il valore assoluto della differenza fra le temperature riferite rimane sotto un valore di soglia specificato, la media delle due letture è considerata affidabile. Se la differenza supera la soglia, i rapporti del sistema un errore.

Il sensore originale del polisiliconico ancora fornisce la misura iniziale della temperatura dei microhotplate, che è usata per calibrare gli altri due sensori. Con “il sistema completo del bilanciamento e dell'assegno„ sul posto, le misure della temperatura sono accurate all'interno Centigrado di 1,5 gradi.

Con successo dimostrando il nuovo sistema di calibratura della temperatura per il loro microhotplate, i ricercatori del NIST stanno lavorando agli avanzamenti supplementari per la tecnologia. Dopo nella riga è lo sviluppo di un sistema incorporato per la percezione della contaminazione delle pellicole di ossido del metallo critiche all'uso dei microhotplate nella rilevazione del gas.

* M. Afridi, C. Montgomery, E. Bottaio-Balis, S. Semancik, K.G. Kreider e J. Geist. Funzionalità Analogica di BIST per i sensori di temperatura del microhotplate. Unità di Elettrone di IEEE, Volume 30, No. 9 (Settembre 2009).

Last Update: 13. January 2012 20:57

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