JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Lityum niyobat üzerindeki plaka elektrotlarının doğru akım püskürtmesi ile piezoelektrik kalınlık modu transdüserlerinin imalatı anlatılmaktadır. Ayrıca transdüser tutucu ve sıvı besleme sistemi ile güvenilir bir çalışma sağlanır ve epitendans analizi, lazer doppler vibrometri, yüksek hızlı görüntüleme ve lazer saçılma kullanılarak damlacık boyutu dağılımı ile karakterizasyon gösterilmiştir.

Özet

Biz lityum niyobat (LN) kullanarak basit kalınlık modu piezoelektrik cihazlar imal etmek için bir teknik saçın. Bu tür cihazların, güç girişi başına akış hızı açısından, LN'deki Rayleigh dalgalarına ve diğer titreşim modlarına (PZT) dayananlara göre sıvıyı daha verimli bir şekilde atomize ettiği gösterilmiştir. Komple cihaz bir dönüştürücü, bir dönüştürücü tutucu ve bir sıvı besleme sisteminden oluşur. Akustik sıvı atomizasyonunun temelleri iyi bilinmemektedir, bu nedenle cihazları karakterize etme ve fenomenleri inceleme teknikleri de açıklanmıştır. Lazer Doppler vibrometri (LDV) akustik transdüserlerin karşılaştırılmasında gerekli titreşim bilgilerini sağlar ve bu durumda, bir cihazın kalınlıkta titreşimde iyi performans gösterip göstermeyeceğini gösterir. Ayrıca cihazın rezonans frekansını bulmak için de kullanılabilir, ancak bu bilgiler empedans analizi ile daha hızlı elde edilir. Sürekli sıvı atomizasyonu, örnek bir uygulama olarak, dikkatli sıvı akış kontrolü gerektirir ve lazer saçılma yoluyla yüksek hızlı görüntüleme ve damlacık boyutu dağılımı ölçümleri ile böyle bir yöntem salıyoruz.

Giriş

Ultrason atomize neredeyse bir yüzyıl için çalışılmıştır ve birçok uygulama olmasına rağmen, altta yatan fizik anlamada sınırlamalar vardır. Fenomenin ilk açıklaması Wood ve Loomis tarafından 1927 yılında yapıldı1, ve o zamandan beri aerosolize farmasötik sıvılar teslim arasında değişen uygulamalar için alanında gelişmeler olmuştur2 yakıtenjeksiyonu 3. Fenomen bu uygulamalarda iyi çalışsa da, altta yatan fizik iyi anlaşılamamıştır4,5,6.

Ultrasonik atomizasyon alanında önemli bir sınırlama kullanılan malzeme seçimidir, kurşun zirkonate titanat (PZT), ısıtma yatkın bir histeri malzeme7 ve elementel kurşun ile kurşun kontaminasyon inter-tahıl sınırları mevcut8,9. Tane boyutu ve tane sınırlarının mekanik ve elektronik özellikleri dePZT'nin 10'uçalıştırabildiği frekansı sınırlar. Buna karşılık, lityum niyobat hem kurşunsuz ve hiçbir histeri sergiler11, ve sıvılar daha verimli ticari atomizers daha verimli bir sipariş atomize için kullanılabilir12. Kalınlık modunda çalışma için kullanılan lityum niyobat geleneksel kesim 36 derece Y-döndürülmüş kesim, ancak 127.86 derece Y-döndürülen, X-propagating kesim (128YX), genellikle yüzey akustik dalga üretimi için kullanılan, rezonans ve düşük çalıştırıldığında 36 derece lik kesim13 ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir yüzey deplasman genliği olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, kalınlık modu çalışmasının, LN kullanırken bile diğer titreşim modları13'egöre atomizer verimliliğinde büyüklük artışı sağladığı gösterilmiştir.

Kalınlık modunda çalışan bir piezoelektrik cihazın rezonans frekansı kalınlığı ttarafından yönetilir : dalga boyu λ = 2t/n nerede n = 1, 2,... anti-düğüm lerin sayısıdır. 500 μm kalınlığında bir substrat için bu, temel mod için 1 mm'lik bir dalga boyuna karşılık gelir ve bu dalga hızı biliniyorsa, f = v/λ temel rezonans frekansını hesaplamak için kullanılabilir. v 128YX LN kalınlığındases hızı yaklaşık 7.000 m/s ve f = 7 MHz'dir. Titreşim diğer formları aksine, özellikle yüzeye bağlı modları, çok daha yüksek frekanslarda yüksek sıralı kalınlık modu harmonik heyecanlandırmak için basit, burada 250 MHz veya daha fazla, ancak sadece tek numaralı modları tek tip elektrik alanları tarafından heyecanlı olabilir14. Sonuç olarak, 14 MHz'e yakın ikinci harmonik(n = 2) heyecanlı olamaz, ancak 21 MHz'deki üçüncü harmonik(n = 3) olabilir. Verimli kalınlık modu cihazlarının imalatı, elektrotların transdüserin karşıt yüzlerine birikmesini gerektirir. Bunu başarmak için doğru akım (DC) püskürtme kullanırız, ancak elektron ışını birikimi ve diğer yöntemler kullanılabilir. Empedans analizi cihazları karakterize etmek için yararlıdır, özellikle bu frekanslarda rezonans frekansları ve elektromekanik bağlantı bulma. Lazer Doppler vibrometri (LDV) temas veya kalibrasyon olmadan çıkış titreşim genliği ve hızını belirlemek için yararlıdır15, ve, tarama yoluyla, LDV yüzey deformasyonmekansal dağılımını sağlar, belirli bir frekans ile ilişkili titreşim modunu ortaya. Son olarak, atomizasyon ve akışkanlar dinamiği çalışma amacıyla, yüksek hızlı görüntüleme bir sessile damla yüzeyinde kılcal dalgaların gelişimini incelemek için bir teknik olarak istihdam edilebilir16,17. Atomizasyonda, diğer birçok akozözakışkan fenomen gibi, küçük damlacıklar da hızlı bir oranda, belirli bir yerde 1 kHz'den fazla, yüksek hızlı kameraların yeterli doğruluk ve görüş alanı yla gözlemleyebilmek için yeterince hızlı bir şekilde üretilir. Lazer saçılma bu amaçla, genişletilmiş bir lazer ışını ile damlacıkları geçirerek (Mie) damlacık boyutu dağılımını istatistiksel olarak tahmin etmek için kullanılabilecek karakteristik bir sinyal üretmek için yansıma ve kırılma Bazı ışık dağılım.

Piezoelektrik kalınlık modu dönüştürücülerinin imalatı kolaydır, ancak cihaz ve atomizasyon karakterizasyonunda gerekli teknikler literatürde bugüne kadar açıkça belirtilmemiş olup, disiplindeki ilerlemeyi engellemektedir. Bir kalınlık modu transdüserinin bir atomizasyon cihazında etkili olabilmesi için, titreşiminin sönümlenmemesi için mekanik olarak izole edilmesi ve atomizasyon hızına eşit akış hızına sahip sürekli bir akışkan beslemesine sahip olması gerekir, böylece ne kurutma ne de su baskını meydana gelir. Bu iki pratik husus literatürde tam olarak ele alınmamıştır, çünkü çözümleri saf bilimsel yenilikten ziyade mühendislik tekniklerinin bir sonucudur, ancak yine de bu fenomenin incelenmesi için kritik öneme sahiptirler. Biz çözüm olarak bir transdüser tutucu montaj ve sıvı wicking sistemi sunuyoruz. Bu protokol, temel fizik ve sayısız uygulamalarda daha fazla araştırma yapılmasını kolaylaştırmak için atomizer üretim ve karakterizasyona sistematik bir yaklaşım sunmaktadır.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protokol

1. DC püskürtme yoluyla kalınlık modu transdüser imalatı

  1. Gofret hazırlığı
    1. 100 mm 128YX LN gofretini en az 125 mm çapındaki temiz bir cam tabağa yerleştirin. 5 dakika boyunca en az 200 mL aseton içinde gofret sonicate.
    2. Izopropil alkol ve 5 dakika her biri için deiyonize su ile tekrar sonication tekrarlayın.
    3. Kuru azot kullanarak yüzeyden görünür su çıkarın.
    4. Gofretin 100 °C'de 5 dk.'ya bir ocak tabağına yerleştirerek yüzeydeki suyu tamamen çıkarın.
  2. Elektrot birikimi
    1. Sputter biriktirme sisteminin vakum odasına gofret yerleştirin ve 5 x 10-6 mTorr için oda aşağı pompalayın. Argon basıncını 2,3 mTorr'a, dönüş hızını ise 13 rpm'e ayarlayın.
      NOT: Kullanılan belirli bir aletin parametreleri yüksek kaliteli filmlerile sonuçlanmışsa, bunun yerine bunları kullanın.
    2. 1.2−1.6 A/s titanyum 5−10 nm mevduat.
      NOT: Bu işleme amaçlanan gofret le başlamadan önce, 200 W'a ayarlanan plazma gücü ve 1 dk yatırma ile biriktirme oranını test edin. Daha sonra bir profilometre ile katmanın yüksekliğini ölçün. Bunu her metal için ayrı ayrı yapın. Belirtilen biriktirme oranını elde etmek için gücü bu teste göre ayarlayın.
    3. 7−9 A/s'de 1-1,2 μm altın yatırın.
      NOT: Artan plazma gücü veya artan argon kısmi basıncı nedeniyle daha yüksek oranda birikme film kalitesini düşürebilir.
    4. Gofretin ikinci tarafı için gofret ve yineleme adımlarını 1.2.1−1.2.3'ü çıkarın.
  3. Dicing
    1. Gerektiği gibi tüm gofret zar için bir doğrama testere kullanın.
      NOT: Dikitlemeden önce substrata koruyucu bir direnç uygulanabilir ve burada kullanılan sistem(Malzeme Tablosu)numuneler dikit aşamasına yüklenmeden hemen önce UV kürlenebilir bir film uygular. Numunelerin otomatik bir doğrama testeresiyle doğranması, numunelerin bütünlüğünü tehlikeye atmaz. LN el-scribe doğrama mümkündür, sıkıcı ve tutarsızlıklara eğilimli olsa da.

2. Transdüser ile elektriksel ve mekanik temas

NOT: Aşağıda çeşitli yöntemler açıklanmıştır (adım 2.1−2.4) ve daha sonra protokolde sonraki her adım için en uygun yöntem vurgulanır.

  1. Manyetik çelik plaka üzerine doğranmış bir transdüser düz yerleştirin. Plakayla temas eden bir pogo-prob ve transdüserin üst yüzeyiyle temas eden başka bir pogo-prob. Bundan sonra bu pogo plaka temas olarak anılacaktır.
  2. Transdüseri iki pogo-prob arasına yerleştirin. Bundan sonra pogo-pogo temas olarak anılacaktır.
  3. Transdüserin her yüzüne lehim teli. Bundan sonra lehim teması olarak adlandırılır.
  4. Özel bir dönüştürücü tutucu monte edin.
    1. Gerber dosyaları sağlanmış özel baskılı devre kartları (PCB'ler) sipariş edin.
    2. Lehim iki yüzey montaj yay kontaklar(Tablo Malzemeler)her özel PCB için. Pres, sivri uçları birbirlerinden uzağa işaret eden özel PCB'ler üzerindeki kaplama lı deliklere sığdırın.
    3. İki özel PCB'yi, kontakların birbiriyle temas halinde olması için tahta boşlukve vidalarla bağlayın. Gerekirse plastik yıkıcılarla aralığı ayarlayın.
    4. 3 mm x 10 mm'lik bir transdüseri iç kontak çifti arasına kaydırın. Devreyi kısaltmamak için dış kontakları kırpın.
      NOT: Şekil 1 tüm derlemeyi gösterir.

3. Empedans analizi ile rezonans frekansı tanımlama

  1. Kullanılan özel temas yöntemi için üreticinin talimatlarına uygun bir bağlantı noktası kalibrasyonu gerçekleştirildiğinden emin olun.
  2. 2.1−2.4 adımlarında açıklanan iletişim yöntemlerinden biriyle ağ çözümleyicisinin(Malzeme Tablosu)açık bağlantı noktasına bir dönüştürücü bağlayın.
    NOT: Bu analizi birden fazla elektriksel temas yöntemiyle tekrarlamak ve sonuçları karşılaştırmak öğretici olabilir.
  3. Yansıma katsayısı parametresini seçin, s11, ağ çözümleyicisinin kullanıcı arabirimi üzerinden, ilgi frekans aralığını seçin ve frekans süpürme gerçekleştirin.
    NOT: s11 giriş yansıma katsayısıdır ve rezonans frekansında minimum değere sahiptir. Tipik bir 500 μm kalınlığında 128YX LN gofret için, birincil rezonans frekansı 7 MHz'e yakın olacak ve ikinci harmonik Şekil 2'degösterildiği gibi 21 MHz'e yakın olacaktır. Cihazda görüntülenen frekans uzayında empedans çizimi rezonans frekanslarında yerel minima sergileyecek.
  4. Kaydet/Geri Çekme | Kesin minima konumlarını belirlemek için veri işleme yazılımını kullanarak daha yakın inceleme için Trace Verilerini kullanıcı arabirimine kaydedin.

4. LDV ile titreşim karakterizasyonu

  1. LDV aşamasında pogo plakalı kontağa bir dönüştürücü yerleştirin. Pogo-sondasını sinyal jeneratörüne bağlayın. Kullanımdaki amacın satın alma yazılımında(Malzeme Tablosu)seçildiğinden emin olun ve mikroskobu dönüştürücünün yüzeyine odakla.
  2. Taşma yı tanımla'yı seçerek taşma noktalarını tanımlayın veya sürekli bir tarama yapıyorsanız adım 4.3'e geçin.
  3. Ayarlar seçeneğini seçin ve Genel sekmesinin altında, taramanın frekans veya zaman etki alanında mı gerçekleştirildiğine bağlı olarak FFT veya Saat seçeneğini seçin. Bu bölümdeki ortalama sayısını seçin.
    NOT: Ortalamasayısı tetkik süresini etkiler. Bu protokolde tanımlanan dönüştürücüler için beş ortalamayeterli sinyal/gürültü oranı verebilmiştir.
  4. Kanal sekmesinde, transdüserden gelen referans ve yansıyan sinyale karşılık gelen Etkin kutuların işaretlendiğinden emin olun. Alt tabakadan maksimum sinyal mukavemeti elde etmek için açılan menüden bir voltaj değeri seçerek referans ve olay kanallarını ayarlayın.
  5. Jeneratör sekmesinde, ölçüm tek frekanslı sinyal altında yapılıyorsa, Waveform çekme listesinden Sine'yi seçin; bir bant sinyali altında ise, MultiCarrierCWseçin.
  6. Frekans etki alanı tonu için tetkik çözünürlüğünü ayarlamak için Frekans sekmesindeki bant genişliğini ve FFT çizgilerini değiştirin. Benzer şekilde, zaman etki alanı ölçümleri yaparken Zaman sekmesindeki Örnek Sıklığını değiştirin.
    NOT: Genellikle kullanılan bant genişliği 40 MHz ve FFT hatlarının sayısı 32.000'dir. Sunum yazılımı(Tablo Malzemeler)tarayıp, tarayıp, tarayıp, analiz etmek için kullanılabilir. Tipik bir yer değiştirme spektrumu Şekil 3'teverilmiştir.

5. Sıvı beslemesi

  1. 25 mm uzunluğunda, 1 mm çapında fitil, plug-in hava spreyleri için mevcut olanlar gibi sulu sıvıyı uzunluğu boyunca taşımak için tasarlanmış hidrofilik polimer lifdemetlerinden oluşan bir fitil elde edin. Bir ucunu, merkez dışı bir noktanın oluşmasını sağlayacak şekilde kırpın.
  2. Fitili, rahat bir uyum ve fitin her ucun ötesine 1−2 mm uzatmasını sağlayan bir uzunluğa sahip bir şırınga ucuna yerleştirin. Ucu istenilen kapasiteye (1−10 mL) kilitleyin.
  3. Fitil/şırınga tertibatını yataydan 10°−90° olacak şekilde monte edin (aynı zamanda uygulanan voltata bağlı olarak istenilen atomizasyon hızına bağlı olarak) ve fitilin ucu Şekil 1C'degösterildiği gibi transdüserin kenarı ile temas halindedir.
  4. Şırıngayı suyla doldurun ve empedans analizörü kullanılarak belirlenen rezonans frekansına sürekli voltaj sinyali (20 Vpp ile başlayarak) uygulayın. Cihaz su basmadan veya kurumadan sıvı sürekli atomize olana kadar voltaj seviyesini ayarlayın.

6. Yüksek hızlı görüntüleme ile dinamik gözlemi

  1. Optik bir masaya yatay olarak yüksek hızlı bir kamera yerleştirin, kameranın odak uzaklığı yakınındaki bir x-y-z sahnesine pogo-pogo kontamı veya pogo-plaka temasında bir dönüştürücü yerleştirin ve kameradan transdüserin karşı tarafına en az bir odak uzaklığı yerleştirin.
  2. Pogo-pogo teması için sıvı kaynağını kamera görünümünü veya ışık kaynağını engellemeyin diye yerleştirin. Pogo-plaka temas için, bir pipet ile doğrudan substrat sıvı uygulayın.
  3. Sıvı örneğini keskin netliğe getirmek için kamera odağı ve x-y-z konumunu ayarlayın.
  4. Literatüre dayalı olarak çalışılacak özel fenomenin sıklığını tahmin edin. Diğer adı takma önlemek için Nyquist oranına göre bu frekanstan en az iki kat daha büyük bir kare hızı seçin.
    NOT: Örneğin, çeşitli frekanslarda sessile damla üzerinde meydana gelen kılcal dalgaları düşünün. Mekansal çözünürlüğü sınırlı kameralar dalgaları yalnızca minimum genlikte ayırt edebilir. Bu durumda minimum genlik 4 kHz civarında gerçekleşir, böylece saniyede 8.000 kare (fps) kare hızı seçilir.
  5. Sıvı ve arka plan arasındaki kontrastı optimize etmek için ışık yoğunluğunu, kamera deklanşörlerini veya her ikisini de ayarlayın.
    NOT: Kontrastı artırmak için sıvıya opak bir boya eklenebilir.
  6. Güçlendirilmiş sinyal jeneratöründen gelen timsah kliplerini pogo-prob larına bağlayın.
  7. Hem aynı anda hem manuel olarak tetikleyerek hem de sinyal jeneratöründen kameraya bir tetik çıkışını bağlayarak voltaj sinyali üzerinden hareket le aynı anda kamera yazılımında video yakalayın.
    NOT: Kullanılan tipik kare hızı 8.000 fps ve CF4 hedefi kullanılır.
  8. Şekil 4'te gösterildiği gibi bir sonuç üretmek için, özellikle büyük kare hızlarında ilgili olan boşa depolamayı önlemek için yalnızca fenomeni içeren çerçeveleri kaydedin.
    NOT: Yararlı verilerin ayıklanabilmesi için dosyayı tercih edilen görüntü işleme yazılımıyla uyumlu bir biçimde kaydettiğinden emin olun.

7. Lazer saçılma analizi ile damlacık boyutu ölçümü

  1. Lazer saçılma sistemi(Tablo Malzemeler)lazer ilerler ve dağınık lazer sinyali alan bir modüle sahiptir. Modülleri, sistemle birlikte sağlanan ray boyunca, aralarında 20−25 cm boşluk bırakarak yerleştirin.
  2. Bu boşluğa, transdüser ve sıvı besleme meclisleri yerleştirildiğinde, lazer ışını yoluna atomize edilmiş bir sis inecek şekilde katı bir şekilde bir platform monte edin. Araçları seçerek lazer ışınıaçarak bu hizalamayı kolaylaştırın | Lazer Kontrol... | Görsel bir gösterge olarak lazer.
  3. Transdüser tutucuyu platforma sabitle ve sıvı besleme tertibatını mafsallı bir kola sabitle(Malzeme Tablosu). Sıvı besleme tertibatını, fitilin ucunun transdüserin kenarıile temas edebilecek şekilde yerleştirin.
  4. Yeni SOP simgesine tıklayarak yazılımda standart bir işletim yordamı (SOP) oluşturun. SOP'u aşağıdaki ayarlarla yapılandırın: template = Varsayılan sürekli, örnekleme dönemi (s) = 0,1, Veri işlemealtında, Düzelt... ve Sprey profilini ayarlayın | Yol uzunluğu (mm) ile 20,0, Varsayılan değerleri kullan ve Min iletimini (%) 5 ve 1 olarak ayarla ve Alarms Min saçılımı 50 ve 10'a ayarla. 10 Diğer tüm ayarları varsayılan olarak bırakın.
    NOT: Cihazla birlikte gelen yazılım kılavuzuna başvurun.
  5. Ölçü' yü tıklatarak yazılım içindeki ölçümü başlatın | SOP'u başlatın ve adım 7.4'te oluşturulan SOP'u seçin. Arka plan kalibrasyonları tamamlamak için bekleyin. Sıvı besleme haznesi olan şırıngayı istenilen seviyeye kadar suyla doldurun ve hacmine dikkat edin. Sıvıyı atomize etmeye başlamak için voltaj sinyalini açın. Kronometreyi başlatın ve Başlat'ı tıklatarak ölçümü başlatın.
  6. Yazılım Mie teorisi ve birden fazla saçılma algoritması nedeniyle alıcı da dağınık lazer sinyali dayalı bir boyut dağılımı oluşturur. İstenilen akışkan hacmi atomize edildikten sonra voltaj sinyalini kapatın, kronometreyi durdurun ve son sesi kaydedin ve Stop'atıklayarak veri kaydetmeyi durdurun.
    NOT: Lazer saçılma sistemi 1 μL'lik sıvıyı ölçebilme yeteneğine sahiptir ve sıvı hacmi için bir üst sınırı yoktur. Atomizasyon akış hızı sadece zaman süresine hacmi bölerek hesaplanabilir.
  7. Histogram ölçümünde, atomizasyonun beklendiği gibi meydana gelen kısmının ve alıcıdaki sinyalin istatistiksel olarak anlamlı olacak kadar güçlü olduğu kısmını seçin. Tıklayın Ortalama | Seçili verilere dayalı bir dağıtım oluşturmak için tamam.
    NOT: Bu teknikle yapılan tüm ölçümler istatistiksel ortalamalardır ve bu nedenle, çok az damlacık varsa, dağınık sinyal zayıf olur ve ölçüm istatistiksel olarak önemsiz olacaktır.
  8. Pencereyi seçip Düzenleme 'yi tıklatarak ortalama dağıtımı kaydedin | Metni kopyalayın ve sonucu bir metin dosyasına yapıştırın ve uygun bir adla kaydedin.
    NOT: Bu dağıtım verileri artık şekil 5'tekiçizimi oluşturmak için diğer yazılımlarla (örneğin, MATLAB) kullanılabilir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Sonuçlar

Kalınlık modu piezoelektrik cihazlar 128YX lityum niyobattan imal edilmiştir. Şekil 1 sürekli atomizasyon için geliştirilen pasif sıvı iletim sistemi ile kullanılan özel bir transdüser tutucu ile yerine transdüser tutmak için tam bir montaj gösterir. Bu aygıtlar için karakterizasyon adımları bir empedans çözümleyicisi kullanarak rezonans frekansı ve harmonik belirlenmesi içerir (Şekil 2). Bu protokolde tanımlanan teknik kullanılarak ci...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Tartışmalar

Bir transdüserin boyutları ve en boy oranı ürettiği titreşim modlarını etkiler. Yanal boyutlar sonlu olduğundan, istenilen kalınlık modlarına ek olarak her zaman yanal modlar vardır. Yukarıdaki LDV yöntemleri belirli bir transdüser için istenilen frekans aralığında baskın modları belirlemek için kullanılabilir. Boyutları 10 mm'nin altında olan bir kare genellikle kalınlık moduna yakın bir yaklaşım sağlar. Üç on milimetrelik dikdörtgenler de iyi çalışır. Film 1 ve

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Teşekkürler

Yazarlar California Üniversitesi ve UC San Diego nano3 tesisi için fon ve bu çalışmayı destekleyen tesislerin sağlanması için müteşekkir. Bu çalışma kısmen, Ulusal Bilim Vakfı (Grant ECCS−1542148) tarafından desteklenen Ulusal Nanoteknoloji Eşgüdümlü Altyapı üyesi UCSD'nin San Diego Nanoteknoloji Altyapısı'nda (SDNI) gerçekleştirilmiştir. Burada sunulan çalışma, W.M. Keck Vakfı'nın araştırma bursu ile cömertçe desteklenmiştir. Yazarlar da Deniz Araştırma Ofisi (Grant 12368098 ile) tarafından bu çalışmanın desteği için müteşekkir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
AmplifierAmplifier Research, Souderton, PA, USA5U1000
Articulating armFisso, Zurich, Switzerland
CF4 ObjectiveEdmund Optics, Barrington, NJ, USAObjective used for high speed imaging
Dicing sawDisco, Tokyo, JapanDisco Automatic Dicing Saw 3220
Fiber Fragrance Diffuser WickWeihai Industry Co., Ltd., Weihai, Shandong, Chinahttps://www.weihaisz.com/Fiber-Fragrance-Diffuser-Wick_p216.html
High Speed CameraPhotron, San Diego, USAFastcam Mini
Laser Doppler VibrometerPolytec, Waldbronn, GermanyUHF120Non-contact laser doppler vibrometer
Laser Scattering Droplet size measurement systemMalvern Panalytical, Malvern, UKSTP5315
Lithium niobate substratePMOptics,Burlington, MA, USAPWLN-4312324” double-side polished 0.5 mm thick 128°Y-rotated cut lithium niobate
Luer-lock syringesBecton Dickingson, New Jersey, USA
Nano3 cleanroom facilityUCSD, La Jolla, CA, USAFabrication process is performed in it.
Network AnalyzerKeysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA5061B
OscilloscopeKeysight Technologies, Santa Rosa, CA, USAInfiniiVision 2000 X-Series
PSV Acquistion SoftwarePolytec, Waldbronn, GermanyVersion 9.4LDV Software
PSV Presentation SoftwarePolytec, Waldbronn, GermanyVersion 9.4LDV Software
Signal generatorNF Corporation, Yokohama, JapanWF1967 multifunction generator
Single Post ConnectorDigiKey, Thief River Falls, MNED1179-ND
Sputter depositionDenton Vacuum, NJ, USADenton 18Denton Discovery 18 Sputter System
Surface Mount Spring ContactsDigiKey, Thief River Falls, MN70AAJ-2-M0GCT-ND
Teflon wafer dipperShapeMaster, Ogden, IL, USASM4WD1Wafer Dipper 4"
XYZ StageThor Labs, Newton, New Jersey, USAMT3Optical table stages

Referanslar

  1. Wood, R. W., Loomis, A. L. XXXVIII.physical and biological effects of high-frequency sound-waves of great intensity. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 4 (22), 417-436 (1927).
  2. Dalmoro, A., Barba, A. A., Lambert, G., d'Amore, M. Intensifying the microencapsulation process: Ultrasonic atomization as an innovative approach. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 80 (3), 471-477 (2012).
  3. Namiyama, K., Nakamura, H., Kokubo, K., Hosogai, D. Development of ultrasonic atomizer and its application to S.I. engines. SAE Transactions. , 701-711 (1989).
  4. Qi, A., Yeo, L. Y., Friend, J. R. Interfacial destabilization and atomization driven by surface acoustic waves. Physics of Fluids. 20 (7), 074103(2008).
  5. Wang, J., Hu, H., Ye, A., Chen, J., Zhang, P. Experimental investigation of surface acoustic wave atomization. Sensors and Actuators A: Physical. 238, 1-7 (2016).
  6. James, A., Vukasinovic, B., Smith, M. K., Glezer, A. Vibration-induced drop atomization and bursting. Journal of Fluid Mechanics. 476, 1-28 (2003).
  7. Randall, C. A., Kim, N., Kucera, J. P., Cao, W., Shrout, T. R. Intrinsic and extrinsic size effects in fine-grained morphotropic-phase-boundary lead zirconate titanate ceramics. Journal of the American Ceramic Society. 81 (3), 677-688 (1998).
  8. Tsai, S. C., Lin, S. K., Mao, R. W., Tsai, C. S. Ejection of uniform micrometer-sized droplets from Faraday waves on a millimeter-sized water drop. Physical Review Letters. 108 (15), 154501(2012).
  9. Jeng, Y. R., Su, C. C., Feng, G. H., Peng, Y. Y., Chien, G. P. A PZT-driven atomizer based on a vibrating flexible membrane and a micro-machined trumpet-shaped nozzle array. Microsystem Technologies. 15 (6), 865-873 (2009).
  10. Lupascu, D., Rödel, J. Fatigue in bulk lead zirconate titanate actuator materials. Advanced Engineering Materials. 7 (10), 882-898 (2005).
  11. Kawamata, A., Hosaka, H., Morita, T. Non-hysteresis and perfect linear piezoelectric performance of a multilayered lithium niobate actuator. Sensors and Actuators A: Physical. 135 (2), 782-786 (2007).
  12. Qi, A., Yeo, L., Friend, J., Ho, J. The Extraction of Liquid, Protein Molecules and Yeast Cells from Paper Through Surface Acoustic Wave Atomization. Lab on a Chip. 10 (4), 470-476 (2010).
  13. Collignon, S., Manor, O., Friend, J. Improving and Predicting Fluid Atomization via Hysteresis-Free Thickness Vibration of Lithium Niobate. Advanced Functional Materials. 28 (8), 1704359(2018).
  14. Lawson, A. The vibration of piezoelectric plates. Physical Review. 62 (1-2), 71(1942).
  15. Fukushima, Y., Nishizawa, O., Sato, H. A performance study of a laser doppler vibrometer for measuring waveforms from piezoelectric transducers. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 56 (7), 1442-1450 (2009).
  16. Thoroddsen, S., Etoh, T., Takehara, K. High-speed imaging of drops and bubbles. Annual Reviews in Fluid Mechanics. 40, 257-285 (2008).
  17. Yule, A., Al-Suleimani, Y. On droplet formation from capillary waves on a vibrating surface. Proceedings of the Royal Society of London Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 456 (1997), 1069-1085 (2000).
  18. Hirleman, E. D. Modeling of multiple scattering effects in Fraunhofer diffraction particle size analysis. Optical Particle Sizing. Gouesbet, G., Gréhan, G. , Springer. Boston, MA. 159-175 (1988).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

M hendislikSay 162acoustofluidicslityum niyobatatomizasyonlazer doppler vibrometriy ksek h zl g r nt lemeneb liz r

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır