Characterization and experimental investigation of TiN micro tubular coil heater using raman spectroscopy

• Autorzy: Sureshkannan G , Mohan Kumar G , Saravanan M. P.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka i badania doświadczalne mikro-grzałek z TiN metodą spektroskopii ramanowskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Raman spectroscopy is a commonly used tool in bio-diagnostics and micro sensor technology. Surface-enhanced Raman scattering provides high signal enhancements especially at micro and nanostructured metallic surfaces. Micro tubular coil heaters have been widely investigated because of their extensive applications in PET Preformed Moulds, Hot Runner Nozzles & Bushings and Thin Walled Container Moulds and other Microsystems. This paper describes the characterization, experimental investigation and analysis of Titanium Nitride (TiN) micro tubular coil heater using Raman spectroscopy and Comsol multiphysics. The material characterization was performed using Raman spectrometer and the geometric optimization for the micro tubular coil heater was performed by simulating a wide range of possible geometries using COMSOLTM, a commercial Finite Element Analysis (FEA) package. The characteristic dimensions of the microstructures are varied and the results are discussed and compared to each other. The simulated results of micro tubular heaters having an improved temperature distribution over the sensing area and a higher density of integration is presented in this paper.

PL

Spektroskopia ramanowska jest powszechnie stosowanym narzędziem w bio-diagnostyce i technologii mikroczujnika. Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia ramanowska zapewnia wysokie wzmocnienie sygnału zwłaszcza na mikro i nanostrukturalnych powierzchniach metalowych. Mikro-grzałki (mikro cewki) były szeroko badane ze względu na ich szerokie zastosowanie w formowaniu wtryskowym, podgrzewaczach dysz i tulej, i cienkościennych formach i innych mikrosystemach. Artykuł opisuje charakterystykę, badania eksperymentalne i analizę mikro-grzałki rurowej z azotku tytanu (TiN) za pomocą spektroskopii ramanowskiej i oprogramowania COMSOL Multiphysics. Charakterystykę materiału przeprowadzono za pomocą spektrometru Ramana a geometryczna optymalizacje dla mikro-grzałki prowadzono symulując szeroki zakres możliwych geometrii, za pomocą COMSOLTU, komercyjnego pakietu do analizy metodą elementów skończonych. Charakterystyczne wymiary mikrostruktur są zróżnicowane, a wyniki zostały omówione i porównane ze sobą. Symulowane wyniki mikro-cylindrycznych grzejników o ulepszonym rozkładzie temperatur w obszarze wykrywania i większej gęstości integracji zostały przedstawione w niniejszym artykule.

Słowa kluczowe

EN

micro tubular coil heaters; Raman spectroscopy; thermal profile

PL

mikro cewki; spektroskopia ramanowska; profil termiczny

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 2
• Strony: 641--645
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sureshkannan G

• Research Scholar, Park College of Engineering&Technology, Coimbatore-641659, India

autor

Mohan Kumar G

• Principal, Park College of Engineering&Technology, Coimbatore-641659, India

autor

Saravanan M. P.

• PG Scholar, Park College of Engineering&Technology, Coimbatore-641659, India

Bibliografia

• [1] J. Alison, hobro, Bernhard Lendl, Stand-Off Raman Spectroscopy, Trends in Analytical chemistry 28, 11, 1235-1242 (2009).
• [2] S. Jimenez-Sandoval, Micro-Raman Spectroscopy: Apowerful technique for material research, Microelectronics Journal 31, 419-427 (2000).
• [3] F. C. Thorley, K. J. Baldwim, D. C. Lee, D. N. Batchelder, J. Raman Spectros. 37, 335 (2006).
• [4] A. K. Misra, S. K. Sharma, P. G. Lucey, R. C. F. Lentz, C. H. Chio, Proc. SPIE 6681 (2007).
• [5] M. Gaft, L. Nagi, Opt. Mater. (Amsterdam) 30, 1739 (2008).
• [6] C. M. R. Remedios, W. Paraguassu, G. D. Saraiva, D. P. Pereira, P. C. de Oliveira, P. T. C. Freire, J. Mendes-Filho, F. E. A. Melo, A. O. dos Santos, Temperature-dependent Raman scattering of KDP: Mn (0.9% weight of Mn) crystal, J. of Raman spectroscopy, 1318-1322 (2010).
• [7] D. C. O’ Shea, R. V. Kolluri, H. Z. Cummins, Temperature dependent Raman spectrum of strontium Titanate, J. of Solid state communications, 241-245 (2002).
• [8] D. B. Fischbach, Temperature dependant of Raman scattering by carbon materials, J. of carbon (Elsevier), 365-369 (2003).
• [9] R. A. Lawton, G. Lin, J. E. Wellman, L. M. Phinney, J. Uribe, E. Griffith, E. Lawrence, Micro nano technology visualization (MNTV) of micro machined MEMSpolysilicon structures, Proc. of SPIE Micromachining and microfabrication, 2000.
• [10] I. De Wolf, Stress measurements in Si microelectronics devices using Raman spectroscopy, J. of Raman Spectroscopy 30, 877-883 (1999).
• [11] G. Velmathi, N. Ramshankar, S. Mohan, 2D Simulations and electro-thermal analysis of micro-heater designs using COMSOLfor gas sensor applications Proceedings of the COMSOLconference 2010.
• [12] G. Velmathi, N. Ramshankar, S. Mohan, Microheater designs using COMSOLfor gas sensor applications: 3D Simulations and electro thermal analysis, Proceedings of the COMSOLconference.
• [13] J. F. Creemer, D. Briand, H. W. Zandbergen, W. Vander Vlist, C.R.de Boer, N. F.de Rooij, P. M. Sarro, Microhotplates with TiNheaters, J. Sensors and Actuators A 148: Physical, 416-421 (2008).
• [14] P. de Moor, A. Witvrouw, V. Simons, I. de Wolf, The fabrication and reliability testing of Ti/TiNheaters, Proc. Of SPIE 3874, Santa Clara, CA, USA, 284-293 (1999).
• [15] Xiaojun Li, Candong Zhou, Guochang Jiang, Jinglin You, Raman analysis of aluminium nitride at high temperature, J. of Materials Characterization 57, 105-110 (2006).