Cantilever-based MEMS devices for sensor applications
Creators: name: Βαλσαμίδης, Αναστάσιος Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2009
Subjects: Μικροπρόβολοι
Αισθητήρες αερίων
Βιολογικοί αισθητήρες
Cantilevers
Gas sensing
Biological sensors

description: Τα τελευταία χρόνια, έχει παρατηρηθεί μία αλματώδης εξέλιξη στην τεχνολογία των αισθητήρων. Η παρούσα διπλωματική έχει ως στόχο την ανάλυση κάποιων από τις ποιο εξελιγμένες τεχνικές για την κατασκευή τους. Συγκεκριμένα θα ασχοληθούμε με την χρήση μικροδοκών (cantilevers) για την κατασκευή αισθητήρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Θα αρχίσουμε με μία μικρή εισαγωγή στην μηχανική των μικροδοκών. Θα αναφερθούμε στις διάφορες θεωρίες που υπάρχουν και μπορούν να περιγράψουν την συμπεριφορά μίας μικροδοκού, τόσο σε στατική, όσο και σε δυναμική χρήση. Στο τρίτο κεφάλαιο θα γίνει μία αναφορά στους αισθητήρες· τι είναι οι αισθητήρες, που χρησιμοποιούνται, και πως έχουν εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου. Στην συνέχεια θα γίνει μία αναφορά στον τρόπο με τον οποίο μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι μικροδοκοί ως αισθητήρες. Στο τέταρτο κεφάλαιο θα περιγράψουμε διάφορες τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία των μικροδοκών για την κατασκευή αισθητήρων. Θα αναφερθούν οι τεχνικές για την δημιουργία των μικροδοκών αυτών καθεαυτών καθώς και οι διάφορες τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την επικάλυψη των μικροδοκών με στόχο να αποκτήσουν στρώματα τα οποία δημιουργούν αντιδράσεις ανάλογα με το περιβάλλον τους. Στο 5ο κεφάλαιο θα γίνει αναφορά στον τρόπο με τον οποίο γίνεται η μέτρηση των φυσικών μεγεθών της κάμψης και της αλλαγής της συχνότητας. Στο 6ο,7ο και 8ο κεφάλαιο θα αναφερθούν διαφορετικά πειράματα που δείχνουν τις περισσότερες από τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την μέτρηση με μικροδοκούς. Θα δείξουμε τις μετρητικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται και θα εξηγήσουμε τι σημαίνουν οι μετρήσεις και πως μπορούν να αξιοποιηθούν τα αποτελέσματα για την κάθε κατηγορία. Στο 9ο κεφάλαιο θα γίνει μία μικρή αναφορά στα εμπορικά διαθέσιμα συστήματα μετρήσεων βασισμένα σε μικροδοκούς. Τέλος στο 10ο κεφάλαιο θα γίνει μία ανασκόπηση της διπλωματικής, με τα διάφορα συμπεράσματα, μαζί με κάποιες προτάσεις αλλά και προοπτικές για την τεχνολογία των αισθητήρων.
description: For the last years, there has been a continuous development in the field of sensor technology. This thesis is concerned about giving some insight into some of the most advanced techniques that are related with sensor technology. In particular we will concentrate to the use of cantilevers that can be used in a wide field of applications, from gas analysis to biological applications. We start by giving a background of the mechanics involved in the operation of a cantilever based sensor. We will continue by exploring the field of sensors in general and then focus as to how we can use cantilevers as highly efficient sensors. An overview will then be given to fabrication techniques that are widely used to functionalize the cantilever beams, so as to make them sensitive to specific substances. The fifth chapter that follows will analyze the different read-out techniques that are being used. Chapters 6 through 8 will show some experiments that were conducted with cantilever sensors for a number of applications. Chapter 9 adds some references to commercial cantilever sensor systems that are available for purchase. We end with chapter 10 where an overview of the described cantilever sensor technology is given.