برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)


بنـــــــــام خدا

مقدمه:

فرساب لیزری یا Laser Ablation تکنیکی است در فرآیند آماده سازی مواد که از زمان اختراع لیزر در 1960 شناخته شده بوده است. پس از اختراع اولین نوع لیزر، مطالعات عملی و تئوری زیادی روی روش فرساب یا کنده کاری توسط لیزر صورت پذیرفت و پس از چند سال مشخص شد که با این روش امکان نشاندن لایه نازک مواد بر روی زیرلایه وجود دارد. این روش بکارگیری فرساب لیزری بنام Pulsed Laser Deposition یا اختصاراً PLD نامیده میشود. اولین رسوب گذاری موفق توسط این روش در فیلمهای نازک ابررسانای دمای بالا YBCO (ایتریوم-باریوم-مس اکساید) در سال 1987 انجام شد و بلافاصله پس از آن خاصیت ابررسانایی این ماده گزارش شد (توضیح درباره YBCO: این ماده که در حقیقت فرمول شیمیایی YBa2Cu3O7 دارد اولین ماده ی ابررسانایی است که در دمای بالای نقطه جوش نیتروژن (-196 °C  یا 77 K) ساخته شد). 

ساختار یک سیستم PLD در شکل یک ارائه شده است. عمل اولیه در این تکنیک بکارگیری پالسهای لیزر توان بالاست (مثلاً توسط یک Excimer  یا یک لیزر Nd:YAG)  تا مقدار بسیار کمی از ماده را از سطح ماده هدف بخار کند.

شکل یک: ساختار PLD

(توضیح درباره Excimer وNd:YAG  - اکسایمر که مخفف Excited Dimer است یک مولکول شکل گرفته توسط دو مولکول کوچکتر است که طول عمر بسیار کوتاهی در حد نانوثانیه دارد. Nd:YAG یا neodymium-doped yttrium aluminium garnet  با فرمول  Nd:Y3Al5O12 کریستالی است که بعنوان یک محیط لیزینگ برای لیزرهای نیمه هادی استفاده میشود و برای اولین بار در 1964 در ازمایشگاه Bell ارائه شد).

 

چگالی انرژی جذب شده آنقدر هست که بتواند هر پیوند شیمیایی بین مولکولهای ماده را بشکند. آنچه پس از آن در واقع بوجود میاید گاز فشار بالایی است که در لایه سطحی ماده هدف ایجاد میشود.  در نتیجه ی گرادیان فشار، یک جت مافوق صوت از ذرات از سطح ماده هدف خارج میشود. عملاً پروسه صورت گرفته بسیار پیچیده تر از این مطلبی است که در بالا گفتم. ابر تشکیل شده توسط ذرات انرژی عظیمی را پرتو لیزر جذب کرده و درون محفظه پلاسمای داغ یا Plume را ایجاد میکند (Plume عبارتست از مقدار زیادی گاز یا دود که از جسم یا سطحی بطرف خارج ساطع میشود). مقدار توان آستانه مورد نیاز برای ایجاد پلاسمای داغ به نوع ماده هدف، مورفولوژی آن، و طول موج و مدت زمان اعمال لیزر وابسته است، اما ممکن است این مقدار در حدود 10 تا 500 میلی وات بر سانتی متر مربع برای پالسهای لیزر اکسایمر با طول موج ماورای بنفش (UV) و دوره 10 نانو ثانیه باشد. هنگام اعمال لیزر به سطح ماده هدف باید هدف و زیرلایه را توسط موتورهایی چرخاند تا از پدیده سوراخکاری Drilling در هدف جلوگیری شود و همچنین نحوه رشد فیلم روی زیرلایه بصورت یکنواخت در سطح آن درآید.  

بعد از چندصد یا چندین هزار پالس لیزر، ذرات فرساب شده یا Ablate شده روی سطح زیرلایه ای که درطرف مقابل هدف قرار دارد به اصطلاح "چگال" یا Condense میشود و فیلم نازکی از ماده هدف را تشکیل میدهد. چگالی انرژی پالس-لیزر که با Fluence نشان داده میشود و بر حسب J/cm2 سنجیده میشود یکی از مهمترین پارامترهای فرساب لیزری است.

(توضیح درباره fluence: در فیزیک فلواِنس میزان شار تابشی بوجود آمده در واحد زمان است که بر اساس تعداد ذراتی که در واحد سطح یکدیگر را قطع کرده اند معین میشود. از این واحد بویژه برای نشان دادن شدت میدان تشعشی استفاده میشود).

وقتی میزان فلواِنس بالاست، سرعت بالای تبخیر ماده در لایه نازکی از سطح بوجود میاید که بویژه در انتقال استوکیومترى stoichiometric ماده از روی یک هدف چند عنصره بسیار مفید است. PLD را میتوان هم در محیط خلاء و هم در محیطی با گازهای رقیق کننده موثر در ترکیب فیلم استفاده کرد. در صورتیکه هدف ایجاد فیلمهای اکسیدی (نظیر لایه اکتیو در سنسورهای گاز) است، اکسیژن بهترین گاز زمینه است. تحت پارامترهای مناسب پروسه (مانند فشار گاز زمینه، دمای زیرلایه، و فلواِنس لیزر)، فیلم بصورت اپیتَکسی epitaxially رشد میکند و شکل، ترکیب، میزان اتمها، خواص شیمیایی و ... فیلم (که همه اینها به اختصار استوکیومتری نامیده میشود) دقیقاً با ماده هدف یکی خواهد بود. پارامترهای پروسه همچنین بر نرخ رشد فیلم تاثیر دارند ولی وقتی فلواِنس و فاصله زیرلایه تا هدف بهینه شده باشند این نرخ تقریباً ثابت باقی میماند (تقریباً یک انگستروم بر پالس برای اکسیدهایی نظیر YBCO). در ادامه این مطلب همه مراحل پروسه PLD شامل فعل و انفعال بین لیزر و هدف، تشکیل پلاسمای داغ یا Plume، و چگالش فیلم روی زیرلایه را بصورت مشروح مرور خواهم کرد. همچنین پروژه ای را در دست دارم که بخشی از آن باید با PLD انجام شود، سعی خواهم کرد از تجربیات خود نیز در این باره بنویسم.

برای نوشتن این مطلب از بخشهایی از مقاله زیر و همچنین یادداشتهای فنی دانشگاه هلسینکی فنلاند استفاده کرده ام.  

Z.W. Chen et al. Nucleation and growth of SnO2 nanocrystallites prepared by pulsed laser deposition, Appl. Phys. A 81, 959–962 (2005)

بنــــــــــــام خدا 

آخرین اخبار از دنیای سنسورها

دوم دسامبر 2009:

شرکت ابزاردقیق دایترن دو مدل جدید سنسور شتاب را روانه بازار کرد. مدلهای 3200BM و 3200BT سری جدید شتابسنجهای کریستال – شوک هستند که شوک مکانیکی تا دامنه صدهزار شتاب ثقل جاذبه (100,000 g) را اندازه میگیرند. آی سی تقویت کننده داخلی سیگنالهای ولتاژ امپدانس بالای ناشی از کریستالهای کوارتز را به امپدانس خیلی پایینتر تبدیل میکند و اجازه میدهد تا این وسیله به سیمهای بلندی مجهز شود. این سنسور برای اتصال نیاز به یک کابل 10-32 کواکسیال در سر دارد و برای نصب از سرپیچ M6 در مدل BM و سر پیچ  10-32 در مدل BT بهره میبرد. وزن این سنسور تنها 6 گرم است. مدل قبلی (3200B) مجهز به سرپیچ 1/4-32  برای نصب و کانکتور 10-32 بود.

اول دسامبر 2009:

شرکت Measurement Specialist پرابهای سنسور حرارتی با قطر کوچک و پاسخ سریعی را ارائه کرده است که در مکانهای بسیار محدود و محصور قابل استفاده است. پرابهای قابل استفاده در صنایع حرارتی، برودتی، و تهویه این شرکت دارای پاسخی کمتر از یک ثانیه در دمای بین – 40 تا + 125 درجه سانتیگراد است. این سنسورها از یک ترمیستور با ضریب حرارتی منفی (NTC) لحیم شده به یک کابل که درون لایه نازکی از یک فیلم پلی استری قرار گرفته اند، ساخته شده اند.

27 نوامبر 2009:

شرکت Impress Sensors and Systems ترانسمیتر فشار DS یی را روانه بازار کرده است که علاوه بر اینکه یک ترانسمیتر فشار است ، مجهز به Pressure Switch بوده و قادر به نمایش فشار است. این وسیله 3 در یک (Three in One) چندکاره بعلاوه به یک سیگنال کاندیشنر Signal Conditioning مجهز است که خروجی های سیگنال جریان یا ولتاژ را بهمراه 1، 2، و یا 4 سوئیچ خروجی ترانزیستور مستقل میتوان از آن دریافت کرد. رنج فشار قابل اندازه گیری در مدل DS210 تا 10 میلی بار است در حالیکه مدل DS200 میزان فشار قابل اندازه گیری به 600 بار نیز میرسد. از این ترانسدیوسر برای اندازه گیری فشار شامل هوا، روغن، مایعات و فشار هیدرولیک میتوان استفاده کرد. تصویری از این ترانسدیوسر را در شکل زیر مشاهد کنید:

26 نوامبر 2009:

شرکت آمریکایی سنسور تکنولوژی سنسور، مبدل و ترانسدیوسر فشار AST4000 چهار پینه مطابق با استاندارد DT04 (آلمان) و سرپیچ نصب M12x1 (استاندارد اروپا Eurofast) را به بازار ارائه کرده است. اتصالDT04 آلمان مشابه اتصال سری 150 استاندارد Packard Metripack است. سرپیچ M12x1 این وسیله را قادر میسازد تا در شرایط ارتعاش و شوک مکانیکی مانع بروز اشکال در اتصالات الکتریکی آن شود. خروجی های ولت، میلی ولت و میلی آمپر 4 تا 20 را از این وسیله میتوان دریافت کرد. تصویری از این سنسور در شکل زیر دیده میشود.

 

شرکت City Technology ، یکی از بزرگترین تولید کنندگان سنسورهای گاز، سنسور گاز NO برای کاربردهای پزشکی را به بازار ارائه کرده است. گاز NO که توسط این سنسور میتواند آشکار شود شامل رنج وسیع 0 تا5000ppm است. این سنسور به لایه فیلتر داخلی مجهز است تا اثر جریان دی اکسید سولفور بر سنسور را بکاهد. سیگنال خروجی سنسور 0.05 میکروآمپر بر ppm و دارای تلرانسی در حدود 20 درصد است.

24 نوامبر 2009:

شرکت نروژی SICK  ترانسمیتر فشار جدیدی را روانه بازار کرده است که برای اندازه گیری دقیق فشار در صنایع غذایی و آبجوسازی، داروسازی و آرایشی قابل استفاده است (تصویر زیر). سری PHT قابلیت اندازه گیری فشار مطلق، گیج، و مرکب را دارد. بدنه سنسور از استیل ضدزنگ 1.4435 ساخته شده که آنرا مقاوم در برابر خوردگی میکند. این سنسور از نظر بهداشتی تاییدیه EHEDG را دارد و هوزینگ آن براحتی تمیز میشود. این سنسور دارای خروجیهای ولت، میلی ولت و میلی آمپر 4 تا 20 است. سری سنسورهای PHT میتوانند کاربردهای فشار پایین 0 تا 0.25 بار (مانند فشار مایعات در تانکها) و 0 تا 25 بار (مانند فشار پمپهای پرکننده بطریها و ...) را تحت پوشش دهد.

 

12 نوامبر 2009:

شرکت فنلاندی تکنولوژی VTI رنج جدیدی از سنسورهای مرکب شتاب زاویه ای (Gyro-AccelerometerCombo) برای کاربردهای صنعتی با کیفیت بالا را روانه بازار کرد. درون بسته بندی این محصول سه سنسور محوری شتاب سنج بهمراه یک سنسور زاویه سنج قرار گرفته است. این محصول بر مبنای تکنولوژی 3D MEMSساخته شده که آنرا بسیار مقاوم، پایدار و نویز پایین میسازد. شکل زیر تصویری از مدل SCC-1120 (مدل قدیمیتر) را نشان میدهد.  


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :