Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Quantum mechanical aspects in the MEMS/NEMS technology

Słowik O., Orłowska K., Kopiec D., Janus P., Grabiec P., Gotszalk T.

Measurement Automation Monitoring

|

2016

|

Vol. 62, No. 3

87--91

EN

According to the scaling laws for nanomechanical resonators, many of their metrological properties improve when downscaled. This fact encourages for constant miniaturization of MEMS/NEMS based sensors. It is a well known fact, that the laws of classical physics cannot be used to describe the systems which are arbitrarily small. In consequence, the classical description of nanoresonators must break down for sufficiently small and cool systems and then the quantum effects cannot be neglected. One of the fundamental question which arises is, how one may investigate quantum effects in MEMS/NEMS sensors and what is the influence of quantum effects on the performance of such systems. In this paper we would like to raise those issues by presenting the results of our work related to our estimations and calculations of MEMS/NEMS dynamics. The first and second sections are of theoretical character. In the first section (Classical modeling), we describe the classical methods for describing the resonator dynamics and the classical limit on the resolution of MEMS/NEMS based force sensors, which is set by the thermomechanical noise. In the second section (Quantum aspects), we concentrate on the quantum description of micro and nanoresonators and the influence of quantum effects, such as zero-point motion and back-action, on their performance (quantum limits). The third section is devoted to the presentation of our experimental methods of MEMS/NEMS deflection metrology, i.e. Optical Beam Deflection method (OBD) and fibre optics interferometry.

2

Piezorezystywna nanosonda AFM/SThM do badań termicznych w nanoskali

Janus P., Szmigiel D., Domański K., Grabiec P., Sierakowski A., Gotszalk T., Rudek M., Kopiec D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 8

41--46

PL

Pomimo bardzo dynamicznego rozwoju technologii wytwarzania nanostruktur i nanoprzyrządów (np. struktur grafenowych, czy też tranzystorów o głęboko submikronowych rozmiarach) wciąż brakuje uniwersalnych i wielofunkcyjnych narzędzi do analizy zjawisk w nanoskali. Dostępne techniki bazujące na mikroskopii sił atomowych (Atomic Force Microscopy – AFM) umożliwiają z reguły monitorowanie jednego typu parametrów: mechanicznych, termicznych lub elektrycznych. W publikacji przedstawiono rezultaty prac badawczych, których celem było opracowanie mikrodźwigni krzemowych z piezorezystywną detekcją ugięcia, wyposażonych w przewodzące ostrze platynowe. Do wytworzenia struktur sondy wykorzystano typowe procesy mikrotechnologii krzemowej oraz technikę FIB (Focused Ion Beam), która pozwala zredukować promień krzywizny ostrza do wartości mniejszych od 100 nm. Opracowany przyrząd umożliwia zarówno analizę topografii powierzchni oraz jej charakteryzację termiczną i jest użytecznym narzędziem do pomiarów mikro- i nanostruktur elektronicznych. Konstrukcja przyrządu pozwala na jego łatwą integrację z mikro- lub nanomanipulatorami oraz instalację w komorze próżniowej skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Takie rozwiązanie umożliwia dokładną obserwację charakteryzowanej struktury oraz lokalizację sondy na jej powierzchni z nanometrową dokładnością w obszarze skanowania rzędu kilku centymetrów kwadratowych. Jest to niezwykle użyteczne przy analizie próbek o dużych rozmiarach. W publikacji przedstawiono rezultaty pomiarów termicznych na powierzchni mikro- i nanoprzyrządów elektronicznych przeprowadzonych przy użyciu przedstawionego systemu mikroskopu termicznego.

EN

Despite a dynamic development of the technology of nanostructures and nanodevices (e.g. graphene structures or deep sub-micron transistors) there is still a lack of universal and multi-functional tools for the analysis of phenomena at the nanoscale. Available techniques based on atomic force microscopy (AFM) generally allow monitoring one type of parameters: mechanical, thermal or electrical. The paper presents the results of research focused on developing silicon cantilevers integrated with a piezoresistive deflection sensor and with a conductive platinum tip. Standard silicon microtechnology processes and Focused Ion Beam (FIB) technique were used to fabricate microprobes with sharp tips and to reduce their final radius of curvature to less than 100 nm The developed probe is a useful tool for characterization of micro- and nanostructures, it enables analysis of the sample topography and its thermal properties. The design of the device allows its integration with micro- or nano-manipulator and installing them in the vacuum chamber of the scanning electron microscope (SEM). This enables precise observation of the investigated structure and location of the microprobe on its surface with a nanometric accuracy over a scanning area of several square centimeters. This is particularly useful when scanning samples with large dimensions. The paper presents the results of thermal measurements obtained with the described thermal microscope system on the surface of micro- and nanoelectronic devices.

3

Układy sterowania i przetwarzania sygnału z dźwigni piezorezystywnych wzbudzanych elektromagnetycznie

Kopiec D., Sierakowski A., Rudek M., Majstrzyk W., Grabiec P., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 10

26-29

PL

W pracy przedstawiono dźwignie mikromechaniczne integrujące w swojej strukturze piezorezystywny detektor ugięcia oraz aktuator wychylenia. Tego rodzaju dźwignie mikromechaniczne stanowią atrakcyjne narzędzia stosowanie w mikro- i nanoskali do pomiarów bardzo małych sił, zmian masy, wychyleń, lepkości. Zintegrowany detektor oraz aktuator dają możliwość konstruowania mniej skomplikowanych systemów pomiarowych niż układy bazujące na optycznych oraz interferometrycznych detektorach wychylenia, zapewniając przy tym tak samo duże rozdzielczości pomiaru ugięcia. Zaprezentowane zostały również układy elektroniczne pełniące rolę urządzeń pomiarowych oraz sterujących pracą mikrostruktury. Wykorzystanie siły Lorentza umożliwia kontrolowane oraz powtarzalne manipulacje w nanoskali, z rozdzielczością dziesiątków nanometrów.

EN

The paper presents an micromechanical probe with integrated piezoresistive deflection detector and actuator deflection in its structure. Such micromechanical probes are attractive tools to use in micro- and nanoscale to measure very small forces, changes in weight, deflection, viscosity. Integrated detector and actuator allow to construct less complex measurement systems than systems based on optical and interferometric deflection detector, while ensuring the same high resolution measurement of deflection. Electronic circuits act as measuring devices, and controling the operation of the microstructure were also presented. The use of the Lorentz force allows controlled and reproducible manipulation at the nanoscale, with a resolution of tens of nanometers.

4

Stanowisko do badania dźwigni mikromechanicznych wzbudzanych elektromagnetycznie

Majstrzyk W., Kopiec D., Raczkowski K., Gosiewska A., Świątkowski M., Sierakowski A., Grabiec P., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 10

23-25

PL

W pracy przedstawiono stanowisko pomiarowe do badania dźwigni mikro- oraz nanomechanicznych stanowiących z punktu widzenia nanometrologii atrakcyjne narzędzia umożliwiające poznanie zjawisk zachodzących w mikro- oraz nanoskali. Manipulacja wówczas wymaga odpowiednich narzędzi, które będą w stanie wykonać ruch rzędu pojedynczych nanometrów czy też działać siłą rzędu pojedynczych nanonewtonów. Struktury wykonane w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie są idealnym przykładem narzędzi, które umożliwiają obserwację oraz manipulację w mikro- i nanoskali. Istotnym zagadnieniem z punktu widzenia metrologii jest ocena właściwości metrologicznych mikro- i nanostruktur. W głównej mierze interesujące są minimalne oraz maksymalne wartości mierzonych wychyleń oraz sił. Integracja, w strukturze dźwigni, aktuatora wychylenia w postaci pętli prądowej umieszczanej dodatkowo w polu magnetycznym stwarza możliwość kontrolowania wychylenia oraz drgań tego typu mikroprzyrządów.

EN

In this work measurement system for micro- and nanomechanical cantilevers characterization is presented. From metrological point of view they pose as convenient tools for recognition of phenomena occurring in micro- and nanoscale. Precise tools are required that will allow manipulation in single nanometer scale and exert force in range of nanonewtons. Structures developed in Institute of Electron Technology in Warsaw are best example of tools that allow observation and manipulation in micro- and nanoscale. The relevant issue is evaluation of metrological properties of micro- and nanostructures. In the main concern, the most interesting are minimum and maximum values of measured deflections and forces. Actuator integration in form of current loop in cantilever structure creates possibility to control the deflection and vibrations of such microtools.

5

Kompensacja dryfu w skaningowym mikroskopie tunelowym przeznaczonym do badań nanostruktur grafenowych FoMaMet

Gajewski K., Kramek R., Kopiec D., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 10

19-22

PL

W pracy przedstawiono problem dryfu występującego w skaningowym mikroskopie tunelowym (STM). Dryf ten występuje w osiach X, Y oraz Z. Na przykładzie pomiarów wysokozorientowanego grafitu pyrolitycznego omówiono jego wpływ na pracę mikroskopu, oraz możliwe zakłócenia procedury pomiarowej. Zaproponowano modyfikację konstrukcji mikroskopu STM tak, aby negatywny wpływ dryfu w osi Z uległ minimalizacji. W tym celu wykonano i zaprezentowano konstrukcję precyzyjnego układu elektronicznego z precyzyjnym przetwornikiem cyfrowo-analogowym i porównano go z dostępnym rozwiązaniem komercyjnym. Przedstawiono również możliwości rozszerzenia opracowanego systemu.

EN

In this work drift issues appearing in scanning tunneling microscope (STM) was discussed. This drift appears in X, Y and Z axis. Based on measurements of the highly oriented pyrolytic graphite its influence on the work of the microscope and possible disturbances of the measurement procedure was described. Modification of the construction of the STM microscope minimizing the negative impact of the drift in Z axis was proposed. To do that a precise electronic circuit based on precise digital-to-analog converter was developed and it was compared with available commercial solution. At the end possibilities of the expansion of the realized system was shown.

6

Skaningowy mikroskop tunelowy do badań nanostruktur grafenowych

Gajewski K., Kopiec D., Rudek M., Zawierucha P., Zielony M., Moczała M., Wielgoszewski G., Strupiński W., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 6

14-18

PL

W poniższej pracy opisano zasadę działania i konstrukcję skaningowego mikroskopu tunelowego przeznaczonego do badań nanostruktur grafenowych. Mikroskop ten pracuje pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze pokojowej. Omówiono podstawowe tryby pracy tego mikroskopu: do obrazowania powierzchni z atomową rozdzielczością oraz do obrazowania potencjałów powierzchniowych. Opisano poszczególne elementy, z których składa się system. W dalszej części pracy przedstawiono wyniki niektórych badań w których wykorzystano ten mikroskop – w badaniach wysoko zorientowanego grafitu pirolitycznego i grafenu na podłożu 6H-SiC. Przedstawiono również możliwości rozbudowy opracowanego systemu.

EN

In this paper we present principles and construction of scanning tunneling microscope designed for graphene nanostructures investigations. This microscope is working under ambient air in room temperature. Basic modes of this microscope were described: for atomic scale surface imaging and for imaging surface potentials. The main components of this system were shown. Some results obtained with use of this microscope were noted – highly oriented pyrolytic graphite and graphene on 6H-SiC substrate investigations. Additionally, the capabilities of the system improvement were pointed out.

7

Pomiar szumów piezorezystywnych przetworników mikromechanicznych

Kopiec D., Nieradka K., Rudek M., Gajewski K., Sierakowski A., Grabiec P., Jóźwiak G., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 10

51-55

PL

W pracy przedstawiono piezorezystywne mikromechaniczne przetworniki siły oraz zmian masy wykonane technologiami mikroelektronicznymi. Przedstawiona została ich zasada działania, główne źródła szumów występujących w tego rodzaju elementach oraz konstrukcja wzmacniacza do pomiaru szumów występujących w prezentowanych układach mikromechanicznych. Zaprezentowano także sposób doboru wzmacniaczy operacyjnych ze względu na poziom szumu występującego w systemie pomiarowym.

EN

In this paper we present micromechanical force and mass change transducer with integrated piezoresistive deflection sensor made with use of microelectronic technology. We present the principles of operation of these transducers and identified the main sources of noise that occur in this type of elements. Amplifier design is presented for the measurement of low-frequency noise and selection method of operational amplifiers because of the noise present in the measurement system.

8

Układ do pomiaru charakterystyk rezonansowych mikroprzetworników wysokoczęstotliwościowych

Małozięć G., Nieradka K., Kopiec D., Ritz Y., Zschech E., Gotszalk T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10b

64-66

PL

W niniejszym artykule opisany został układ do pomiaru charakterystyk rezonansowych dźwigni krzemowych. Omówiona została metoda uzyskiwania mikrodźwigni sprężystych. Opisana została budowa specjalizowanego układu optycznego do detekcji ugięcia mikrobelek oraz zasada detekcji ugięcia. Przedstawiona została również nowa metoda pomiarowa, polegająca na wykorzystaniu modulowanej wiązki światła do pomiaru parametrów przetworników o wysokich częstotliwościach rezonansowych.

EN

In this paper we describe a system for measuring the resonance characteristics of the silicon cantilever. The method of preparation spring cantilevers is presented. The construction of a specialized optical system to detect the deflection of the cantilevers and the principle of detection the cantilevers deflection is described. The new method based on the modulated laser beam, to measure characteristics of the high frequency transducers, is presented.

9

Wysokorozdzielczy pomiar ugięcia mikro- i nanomechanicznych czujników sił dla zakresu pikonewtonów

Kopiec D., Nieradka K., Małozięć G., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 10

114-117

PL

W artykule zaprezentowano system do pomiaru wychyleń przetwornika siły w postaci dźwigni mikromechanicznej. Omówiono budowę toru optycznej detekcji wiązki odbitej oraz analogowego toru przetwarzania sygnałów. W pracy przedstawiono wysokorozdzielcze pomiary powierzchni złota, grafitu wysokozorientowanego oraz pomiar wychylenia termomechanicznego mikroprzetwornika siły, który pokazuje zdolność rozdzielczą opracowanej konstrukcji. Zamieszczono również wyniki analiz ugięcia mikroprzetwornika siły w układach służących do modyfikacji powierzchni oraz w układach pobudzanych magnetycznie.

EN

In this paper we present a system for measuring deflection of force transducer in the form of cantilevers. Construction of the reflected optical beam detection path and analog signal processing circuit were presented. The paper presents high resolution measurements of surfaces gold and graphite and thermomechanical deflection, which prove high resolution of our setup. We also present results of analyses of deflection force sensor in systems where surfaces is modified and in magnetically actuated system.

10

Radio frequency modulation of semiconductor laser as an improvement method of noise performance of scanning probe microscopy position sensitive detectors

Skwierczyński J. M., Maloziec G., Kopiec D., Nieradka K., Radojewski J., Gotszalk T. P.

Optica Applicata

|

2011

|

Vol. 41, nr 2

323--331

EN

An experimental investigation was made on use of radio frequency (RF) modulation of a semiconductor laser in order to improve the noise performance of the scanning probe micros-copy cantilever position sensitive detector. High resolution measurements of the cantilever displacement are limited by optical power intensity noise of the laser diode. In general, the intensity noise is formed by mode hopping or mode partition phenomena in the laser multimode and single mode regimes. Furthermore, the measurements are disturbed by an optical feedback, which is caused when light is scattered back into the laser cavity. In order to reduce the laser intensity noise and the optical feedback, we developed a precise laser automatic power control (APC) driver with RF modulation of the DC diode bias current. Our experiments showed that the spectral noise density of the developed scanning probe microscopy detection system was 3 times smaller than the noise density of the system without RF operating current modulation. In a low power operation, near the diode threshold current, the laser mode partition noise is dominating and it can be reduced by adjusting the modulation current frequency to 300 MHz. In this paper, the architecture of the designed system will be presented. We will also discuss the results of noise performance investigations of the scanning probe microscopy position sensitive detectors applied in precise surface measurements.

11

Maskless laser lithography for fast Micro- and Mano-technology devices prototyping in ITE

Sierakowski A., Domański K., Janus R., Grabiec P., Gotszalk T., Kopiec D.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 3

38-40

EN

There are only a few methods of masks fabrications for semiconductor technology and MEMS devices. The most common are a Pattern Generator, an E-beam and the Maskless Laser Lithography technologies [1, 2]. For fast prototyping the most useful is the Maskless Laser Lithography method working in Direct Writing mode. For single trials mask making is not necessary. Exposing the pattern directly on a substrate (different substrates are possible) covered with a photosensitive layer makes prototyping much shorter. Moreover, using the direct writing method simplifies converting data from drafts to a pattern saved in machine code and then used for mask generation.

PL

Istnieje kilka metod produkcji masek fotolitograficznych wykorzystywanych przy wytwarzaniu urządzeń półprzewodnikowych lub mikro- i nanomechamcznych. Pattern Generator, E-beam i bezpośrednie naświetlanie światłem laserowym to najczęściej wykorzystywane metody. Metoda bezpośredniego naświetlania wzoru na strukturze jest optymalną dla potrzeb szybkiego prototypowania. Pozwala ona na rezygnację z produkcji masek, które wykorzystywane są tylko w pojedynczych próbach. Możliwość naświetlania wzoru na dowolnym podłożu pokrytym światłoczułą emulsją znacznie skraca czas opracowywania technologii wytwarzania nowych przyrządów. Łatwa konwersja danych zapisanych w typowych formatach wykorzystywanych przy projektowaniu wzorów na kod maszynowy pozwala szybko wygenerować wzór.

12

Analiza szumów w mikro-mechanicznych czujnikach rezonansowych

Józwiak G., Zawierucha P., Kopiec D., Woszczyna M., Zielony M., Gotszalk T., Grabiec P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 10

36-39

PL

Mikromechaniczne czujniki rezonansowe są stosowane do pomiaru małej siły, masy i lepkości. Po odpowiedniej funkcjonalizacji powierzchni mogą być wykorzystywane jako czujniki biochemiczne do detekcji oddziaływań molekularnych. Występujący w tych układach szum jest najważniejszym czynnikiem ograniczającym czułość na zmiany mierzonej wielkości i rozdzielczość pomiaru. Szczególne znaczenie ma szum mechanicznych drgań termicznych, który może pełnić również istotną rolę w procesie pomiaru właściwości mechanicznych układu. W pracy przedstawiono modele matematyczne wybranych szumów występujących w układach rezonansowych, zwracając szczególną uwagę na szum termicznych drgań mechanicznych. Zaprezentowano układ pomiarowy do badania szumów mikrobelek sprężystych z piezorezystywnym detektorem ugięcia. Układ ten wykorzystano do pomiaru mechanicznych właściwości drgań termicznych mikrobelki wykonanej w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie.

EN

Micromechanical resonant sensors are widely applied to measurements of low forces, masses and viscosity. After surface functionalization they might be used as biochemical sensors for intermolecular force detection. The noise existing in those devices is the main factor limiting the device sensitivity and the measurement resolution. Furthermore, the analysis of mechanical thermal noise of the microcantilever can play main role in a calibration process of sensor mechanical properties. In the paper the mathematical models for 1/f noise, Johnson-Nyquist noise and thermal oscillations noise in frequency domain are presented. The special attention is paid on mechanical thermal noise and its connections with mechanical properties of the system. It is shown that only thermal noise analysis is able to determine system spring constant and that the methods based on the system transmittance analysis fail due to inseparability of the system effective mass and the system spring constant or due to the lack of calibrated excitation source. The measurement system for investigation of noise in piezoresistive cantilevers is presented. The system was utilized for examination of piezoresistive microcantilever made at Warsaw Institute of Electron Technology. The power spectrum of the cantilever noise was estimated and the sensitivity of the piezoresistive bridge of the cantilever was measured. After that the analysis of obtained power spectra was performed. As a result the resonance frequency, the resonance quality factor, the cantilever mean thermal deflection and the cantilever spring constant were calculated. Obtained results confirm that system is able to detect a mean thermal deflection that is less than 1 angstrom.

13

Wzmacniacz fazoczuły typu lock-in do zastosowań w mikroskopii bliskich oddziaływań

Kopiec D., Woszczyna M., Gotszalk T., Woźniak K., Zawierucha P., Sojka K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 1

88-91

PL

W artykule przedstawiono zasadę działania oraz konstrukcję wzmacniacza fazoczułego typu lock-in mogącego pracować w trybie dwukanałowym bądź w trybie woltomierza wektorowego. Zaprezentowano zastosowanie opisywanego wzmacniacza w technice mikroskopii bliskich oddziaływań, gdzie obserwacja amplitudy oraz przesunięcia fazowego odpowiedzi sondy ma istotne znaczenie w wysokorozdzielczych badaniach lokalnych właściwości powierzchni preparatu.

EN

In this article design of the two-channel lock-in amplifier is presented. The presented device has implemented four DDS generators and two phase-sensitive detectors. Lock-in amplifier is controlled from PC computer via RS232 interface. This lock-in amplifier is applied in scanning probe microscopy techniques where amplitude and phase resolving is important in obtaining information about local surface properties.

14

Uniwersalny sterownik na bazie mikrokontrolera ATmega128 dla mikroskopii bliskich oddziaływań

Garczyński K., Zielony M., Zawierucha P., Kopiec D., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 9

69-72

PL

Artykuł przedstawia konstrukcję i zastosowanie tanich i uniwersalnych sterowników dla systemów pomiarowych w mikroskopii bliskich oddziaływań. Głównym założeniem projektu jest minimalizacja kosztów budowy takiego systemu poprzez zastąpienie głównej jednostki sterującej, zbudowanej na procesorze sygnałowym, mikrokontrolerem jednoukładowym oraz logiką programowalną. Przedstawione zostaną algorytmy komunikacji między magistralą sterującą i komponentami systemu (karty ADC, DAC) oraz wyniki pomiarów.

EN

This paper shows a construction of universal and Iow cost control drivers for measure systems using in atomic force and scanning microscopy. Main point of this project is to minimize cost of this system and replace main central processing unit, expensive signal processor, by 8bits microcontroller and programmable logic device. l'd like to show algorithms describing Communications with PC, system components like Analog-Digital and Digital-Analog cards and present some measure effects.

15

Mikroskopia sił atomowych z zastosowaniem matryc mikrodźwigni sprężystych

Zawierucha P., Zielony M., Kopiec D., Woszczyna M., Sarov Y., Frank A., Ivanov T., Zöllner J. P., Rangelow I. W., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 6

72-75

PL

Mikroskopia sił atomowych (AFM) [1] jest jedną z podstawowych metod badania powierzchni. Pomimo bardzo szerokiego zastosowania w pomiarach laboratoryjnych w dalszym ciągu nie jest wykorzystywana w przemyśle. Związane jest to przede wszystkim z ograniczeń w szybkości wykonywania pojedynczego pomiaru. Jednym ze sposobów przyspieszenia pomiarów AFM jest zastosowanie zamiast pojedynczej sondy pomiarowej matrycy mikrodźwigni [2]. Jednoczesny pomiar wieloma dźwigniami pozwoli na relatywne skrócenie czasu pomiaru. Rozwiązanie takie pozwoli zachować wszystkie zalety pomiarów AFM jednocześnie umożliwiając wykonać pomiar powierzchni o rozmiarach nawet 10x10 mm². W pracy zaprezentowana zostanie dźwignia o zupełnie nowej konstrukcji, przeznaczona do zastosowań wielodźwigniowych. Prezentowana sonda pomiarowa przeznaczona jest do pracy w technice rezonansowej tapping-mode. Do przeprowadzenia eksperymentów konieczne było zbudowanie stanowiska pomiarowego. W pracy zaprezentowane zostanie stanowisko do pomiaru za pomocą matrycy 32 dźwigni. Wynikiem przeprowadzonych eksperymentów jest pomiar topografii powierzchni. W artykule przedstawiony zostanie obraz topografii struktury testowej wykonany 4 dźwigniami jednocześnie.

EN

Atomic force microscopy (AFM) is one of basic surface measurements methods. It is a uniquely powerful tool for analysis and modification of surface but this method is not used in technological application yet. Current AFM methods are limited to single probes with very slow processing rates and very small scan area. One of the speed-up methods of AFM measurement is the replacement of single a cantilevers by cantilever array [2]. A measurement taken by several probes simultaneously will significantly speed up the measurement process. The proposed solution allow to make a huge area scan (up to 10 x 10 mm²) and will keep all unique abilities of AFM method. In this article, we present new AFM cantilever (PRONANO) for multiprobe application. The new probe has integrated a thermal band actuator and a piezoresistive deflection detector. In this paper, we present an experimental system for topography measurement by 31 cantilevers. This home made multiprobe AFM microscope is designated for measurement in dynamic contact mode (tapping-mode). In this article, there are presented surface measurements made by 4 cantilevers simultaneously.

16

Mikroprocesorowy moduł do akwizycji danych z wykorzystaniem systemu czasu rzeczywistego

Wojciechowski T., Grabarczyk M., Kopiec D., Woszczyna M., Zawierucha P., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 2

104-106

PL

W artykule przedstawiono budowę i zasadę działania modułu do akwizycji danych wykorzystującego oprogramowanie oparte na systemie czasu rzeczywistego. Zaletą takiego rozwiązania jest ograniczony od góry czas odpowiedzi na zdarzenie zewnętrzne, a także łatwość tworzenia oprogramowania. Moduł pozwala na sterowanie dowolnymi urządzeniami, które wykorzystują standard USART.

EN

Design and operation principles of a module for data acquisition with real-time operating system are described in the paper. Main advantages of such a solution are limited response time for external event and simplified source cod e developing. This module allows to control any device that uses USART communication standard.

17

Mikrodźwignia sprężysta jako czujnik biochemiczny

Nieradka K., Gotszalk T., Kopiec D., Małozięć G., Pałetko P., Wielgoszewski G., Zawierucha P., Grabiec P., Janus P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 6

76-79

PL

Unikalne właściwości mechaniczne i wysoki stosunek powierzchni do objętości mikrodźwigni sprężystych czynią je bardzo dobrymi czujnikami masy i siły. W połączeniu z chemiczną funkcjonalizacją powierzchni umożliwiają one obserwację zjawisk fizycznych i chemicznych zachodzących w skali molekularnej. Na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki PWr skonstruowano głowicę pomiarową z natężeniowym układem detekcji ugięcia oraz cieczowo-gazową komórkę pomiarową o objętości roboczej próbki rzędu 100 µl. Opracowano oprogramowanie do akwizycji i obróbki danych pomiarowych. Przeprowadzono eksperymenty z funkcjonalizacją powierzchni dźwigni tiolami kwasu 11-merkaptoundekanowego i wiązaniem jonów metali alkalicznych. Obserwowano zmianę parametrów rezonansowych dźwigni, świadczącą o adsorpcji masy i indukowaniu naprężeń powierzchniowych przez powstającą samoorganizującą się monowarstwę sensorową a następnie przez wiązane jony. Opracowano metodę monitorowania w czasie rzeczywistym procesu tworzenia monowarstwy receptorowej i wiązania kationów poprzez obserwację statycznego ugięcia mikrodźwigni w środowisku cieczowym. Wyniki przeprowadzonych badań świadczą o dużej czułości (obserwowane zmiany masy rzędu pikogramów) i szybkości reakcji (minuty) czujników oraz o przydatności proponowanej metody w diagnostyce chemicznej. Stanowią wstęp do dalszych prac nad detekcją substancji o znaczeniu biologicznym.

EN

Unique mechanical properties and high surface area to volume ratio of cantilevers make them highly valuable mass and force sensors. Combined with chemical surface functionalization they facilitate investigation of molecular scale physical and chemical phenomena. At the Faculty of Microsystems Electronics and Photonics of Wrocław University of Technology a measurement head with optical deflection detection setup and a 100-µl liquid/gas microcell have been constructed. Measurement and acquisition software has been developed Experiments were conducted on microcantilever's surface functionalization with 11-mercaptoundecanoic acid thiols and on alkaline ions capture. Change of resonance parameters of the microcantilever was observed suggesting mass adsorption and surface stress induced by growing sensing self-assembled monolayer and subsequently bycations capture. A method for real-time monitoring of sensing monolayer and cation capture by observation of static bending of a cantilever in liguid environment has been developed. Experimental results indicate high sensitivity (observed mass change on the order of picograms) and rapid response (minutes) of microcantilever sensors and applicability of proposed method in chemical diagnostics. They constitute an introduction to further studies on detection of biologically important substances.

18

Wpływ ścieków z zakładów spożywczych na pracę Miejskiej Oczyszczalni Ścieków w Błoniu

Kopiec D.

Przegląd Komunalny

|

2007

|

nr 2

47-50

PL

Ścieki z przemysłu spożywczego mogą mieć znaczący wpływ na oczyszczanie ścieków komunalnych. Mimo iż substancje w nich zawarte czasem istotnie utrudniają eksploatację systemu kanalizacji, to jednak mogą się okazać wręcz pożądane.

19

Mycie i detergenty w przemyśle spożywczym jako problem środowiskowy

Konieczny P., Szymański M., Kopiec D.

Przegląd Komunalny

|

2007

|

nr 2

40-44

PL

Utrzymanie odpowiedniej czystości i higieny ma fundamentalne znaczenie również w wielu branżach przemysłowych, a przy produkcji i obrocie żywnością stanowi podstawowy warunek zapewniania jej odpowiedniej jakości zdrowotnej. Względy higieniczne oraz wymagana wysoka jakość żywności są głównymi przyczynami dużego zużycia wody w przemyśle spożywczym i stosunkowo ograniczonych, w porównaniu z innymi gałęziami przemysłu, możliwości jej recyrkulacji.