Name: fabrication and characterization of thickness mode piezoelectric devices for atomization and acoustofluidics
Uploaded: 2020-08-05T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics at JoVE.com

Авторы признательны Калифорнийскому университету и учреждению NANO3 в Калифорнийском университете в Сан-Диего за предоставление средств и средств в поддержку этой работы. Эта работа была выполнена частично в Сан-Диего Нанотехнологии инфраструктуры (SDNI) UCSD, член Национальной нанотехнологии скоординированной инфраструктуры, которая поддерживается Национальным научным фондом (Грант ECCS-1542148). Представленная здесь работа была щедро поддержана исследовательским грантом Фонда В.М. Кека. Авторы также благодарны за поддержку этой работы Управления военно-морских исследований (через Грант 12368098).

1. Толщина режим трансдуцера изготовления через DC распыления
<ol><li>Вафельная подготовка<ol>
<li>Поместите диаметром 100 мм 128YX LN в чистую стеклянную тарелку диаметром не менее 125 мм. Sonicate пластины, по крайней мере 200 мл ацетона в течение 5 мин.</li>
		<li>Повторите sonication с изопропиловым спиртом и сно...

<ol>
	<li>Wood, R. W., Loomis, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=XXXVIII.physical+and+biological+effects+of+high-frequency+sound-waves+of+great+intensity.">XXXVIII.physical and biological effects of high-frequency sound-waves of great intensity.</a> The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 4 (22), 417-436 (1927).</li><li>Dalmoro, A., Barba, A. A., Lambert, G., d'Amore, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intensifying+the+microencapsulation+process:+Ultrasonic+atomization+as+an+innovative+approach.">Intensifying the microencapsulation process: Ultrasonic atomization as an innovative approach.</a> European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 80 (3), 471-477 (2012).</li><li>Namiyama, K., Nakamura, H., Kokubo, K., Hosogai, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+ultrasonic+atomizer+and+its+application+to+S.I.+engines.">Development of ultrasonic atomizer and its application to S.I. engines.</a> SAE Transactions. , 701-711 (1989).</li><li>Qi, A., Yeo, L. Y., Friend, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacial+destabilization+and+atomization+driven+by+surface+acoustic+waves.">Interfacial destabilization and atomization driven by surface acoustic waves.</a> Physics of Fluids. 20 (7), 074103 (2008).</li><li>Wang, J., Hu, H., Ye, A., Chen, J., Zhang, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigation+of+surface+acoustic+wave+atomization.">Experimental investigation of surface acoustic wave atomization.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 238, 1-7 (2016).</li><li>James, A., Vukasinovic, B., Smith, M. K., Glezer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibration-induced+drop+atomization+and+bursting.">Vibration-induced drop atomization and bursting.</a> Journal of Fluid Mechanics. 476, 1-28 (2003).</li><li>Randall, C. A., Kim, N., Kucera, J. P., Cao, W., Shrout, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+and+extrinsic+size+effects+in+fine-grained+morphotropic-phase-boundary+lead+zirconate+titanate+ceramics.">Intrinsic and extrinsic size effects in fine-grained morphotropic-phase-boundary lead zirconate titanate ceramics.</a> Journal of the American Ceramic Society. 81 (3), 677-688 (1998).</li><li>Tsai, S. C., Lin, S. K., Mao, R. W., Tsai, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ejection+of+uniform+micrometer-sized+droplets+from+Faraday+waves+on+a+millimeter-sized+water+drop.">Ejection of uniform micrometer-sized droplets from Faraday waves on a millimeter-sized water drop.</a> Physical Review Letters. 108 (15), 154501 (2012).</li><li>Jeng, Y. R., Su, C. C., Feng, G. H., Peng, Y. Y., Chien, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PZT-driven+atomizer+based+on+a+vibrating+flexible+membrane+and+a+micro-machined+trumpet-shaped+nozzle+array.">A PZT-driven atomizer based on a vibrating flexible membrane and a micro-machined trumpet-shaped nozzle array.</a> Microsystem Technologies. 15 (6), 865-873 (2009).</li><li>Lupascu, D., R&#246;del, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatigue+in+bulk+lead+zirconate+titanate+actuator+materials.">Fatigue in bulk lead zirconate titanate actuator materials.</a> Advanced Engineering Materials. 7 (10), 882-898 (2005).</li><li>Kawamata, A., Hosaka, H., Morita, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-hysteresis+and+perfect+linear+piezoelectric+performance+of+a+multilayered+lithium+niobate+actuator.">Non-hysteresis and perfect linear piezoelectric performance of a multilayered lithium niobate actuator.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 135 (2), 782-786 (2007).</li><li>Qi, A., Yeo, L., Friend, J., Ho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Extraction+of+Liquid,+Protein+Molecules+and+Yeast+Cells+from+Paper+Through+Surface+Acoustic+Wave+Atomization.">The Extraction of Liquid, Protein Molecules and Yeast Cells from Paper Through Surface Acoustic Wave Atomization.</a> Lab on a Chip. 10 (4), 470-476 (2010).</li><li>Collignon, S., Manor, O., Friend, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+and+Predicting+Fluid+Atomization+via+Hysteresis-Free+Thickness+Vibration+of+Lithium+Niobate.">Improving and Predicting Fluid Atomization via Hysteresis-Free Thickness Vibration of Lithium Niobate.</a> Advanced Functional Materials. 28 (8), 1704359 (2018).</li><li>Lawson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+vibration+of+piezoelectric+plates.">The vibration of piezoelectric plates.</a> Physical Review. 62 (1-2), 71 (1942).</li><li>Fukushima, Y., Nishizawa, O., Sato, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+performance+study+of+a+laser+doppler+vibrometer+for+measuring+waveforms+from+piezoelectric+transducers.">A performance study of a laser doppler vibrometer for measuring waveforms from piezoelectric transducers.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 56 (7), 1442-1450 (2009).</li><li>Thoroddsen, S., Etoh, T., Takehara, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+imaging+of+drops+and+bubbles.">High-speed imaging of drops and bubbles.</a> Annual Reviews in Fluid Mechanics. 40, 257-285 (2008).</li><li>Yule, A., Al-Suleimani, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+droplet+formation+from+capillary+waves+on+a+vibrating+surface.">On droplet formation from capillary waves on a vibrating surface.</a> Proceedings of the Royal Society of London Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 456 (1997), 1069-1085 (2000).</li><li>Hirleman, E. D., Gouesbet, G., Gr&#233;han, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+multiple+scattering+effects+in+Fraunhofer+diffraction+particle+size+analysis.">Modeling of multiple scattering effects in Fraunhofer diffraction particle size analysis.</a> Optical Particle Sizing. , 159-175 (1988).</li></ol>

Размеры и соотношение аспектов преобразовательной части влияют на режимы вибрации, которые он производит. Поскольку боковые размеры конечны, всегда есть боковые режимы в дополнение к желаемым режимам толщины. Вышеупомянутые методы LDV могут быть использованы для определения доминирую...

Ультразвуковая атомизация изучалась в течение почти столетия, и хотя Есть много приложений, Есть ограничения в понимании лежащей в основе физики. Первое описание этого явления было сделано Вуд и Лумис в 19271, и с тех пор были события в области применения, начиная от доставки аэрозольных фармацевтических жидкостей2 для впрыска топлива3. Хотя явление хорошо работает в этих приложениях, основные физики не очень хорошо понял4,5,6.
Ключевым ограничением в области ультразвуковой атомизации является выбор используемого материала, свинцового цирконата титаната (ПЗТ), истеричного материала, склонного к нагреванию7 и загрязнению свинца элементарным свинцом, доступным из межзерновенных границ8,9. Размер зерна и механические и электронные свойства границ зерна также ограничивают частоту, на которой ПЗТ может работать10. В отличие от этого, литий ниобат является как свинца бесплатно и не проявляет никаких истереза11, и может быть использован для атомизации жидкости на порядок величины более эффективно, чем коммерческие форсунки12. Традиционный разрез литиевого ниобата, используемого для работы в режиме толщины, является 36-градусным Y-повернутым разрезом, но 127,86-градусный Y-повернутый, X-распространяющийся разрез (128YX), обычно используемый для генерации поверхностных акустических волн, был показан как более высокий амплиту смещения поверхности по сравнению с 36-градусным разрезом13, когда он работал в низкой и низкой резонансной потере. Было также показано, что режим толщины работает предлагает на порядок повышение эффективности распылителя по сравнению с другими режимами вибрации13, даже при использовании LN.
Резонансная частота пьезоэлектрического устройства, работающего в режиме толщины, регулируется его толщиной т:длина волны 2 т/н, где n 1, 2,... — это количество антиузлов. Для субстрата толщиной 500 мкм это соответствует длине волны 1 мм для фундаментального режима, который затем может быть использован для расчета фундаментальной частоты резонанса, f q v/q, если скорость волны, v, , известно. Скорость звука через толщину 128YX LN составляет около 7000 м/с, и так f 7 МГц. В отличие от других форм вибрации, особенно поверхностных режимов, это просто, чтобы возбудить режим толщины более высокого порядка гармоник на гораздо более высоких частотах, здесь до 250 МГц или более, хотя только нечетные номера режимы могут быть возбуждены равномерной электрических полей14. Следовательно, второй гармоник(n No 2) вблизи 14 МГц не может быть возбужденным, но третий гармоник на 21 МГц(n q 3) может. Изготовление эффективных устройств режима толщины требует отложения электродов на противоположные лица преобразовательа. Мы используем прямой ток (DC) распыления для достижения этой цели, но электрон-луч осаждения и другие методы могут быть использованы. Анализ impedance полезен для того чтобы охарактеризовать приборы, определенно в находить частоты резонанса и электромеханические соединения на этих частотах. Лазерная доплеровская виброметрия (LDV) полезна для определения амплитуды и скорости выходной вибрации без контакта или калибровки15,а с помощью сканирования LDV обеспечивает пространственное распределение деформации поверхности, выявляя режим вибрации, связанный с данной частотой. Наконец, для целей изучения атомизации и динамики жидкости, высокоскоростные изображения могут быть использованы в качестве метода для изучения развития капиллярных волн на поверхности sessile падение16,17. В атомизации, как и многие другие acoustofluidic явлений, небольшие капли производятся с быстрой скоростью, более 1 кГц в данном месте, слишком быстро для высокоскоростных камер для наблюдения с достаточной точностью и поле зрения, чтобы обеспечить полезную информацию в течение достаточно большого размера образца капли. Лазерное рассеяние может быть использовано для этой цели, проходя капли через расширенный лазерный луч (Mie) рассеять часть света в отражении и преломлении для получения характерного сигнала, который может быть использован для статистической оценки распределения размера капель.
Это просто изготовить пьезоэлектрические преобразователи режима толщины, но методы, необходимые в устройстве и характеристики атомизации не были четко изложены в литературе на сегодняшний день, препятствуя прогрессу в дисциплине. Для того, чтобы режим толщины преобразователь был эффективен в устройстве атомизации, он должен быть механически изолирован, чтобы его вибрация не смочена и она должна иметь непрерывную подачу жидкости со скоростью потока, равной скорости атомизации, чтобы ни высыхания, ни затопления не происходило. Эти два практических соображения не были подробно освещены в литературе, поскольку их решения являются результатом инженерных методов, а не чистой научной новизны, но тем не менее они имеют решающее значение для изучения этого явления. В качестве решений мы представляем сборку держателя трансдуцеров и систему жидкостных фитилей. Этот протокол предлагает систематический подход к изготовлению и характеристике атомайзера для содействия дальнейшим исследованиям в области фундаментальной физики и множества применений.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1452px;" width="1452">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Amplifier</td>
			<td style="width:345px;">Amplifier Research, Souderton, PA, USA</td>
			<td style="width:412px;">5U1000</td>
			<td style="width:483px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Articulating arm</td>
			<td style="width:345px;">Fisso, Zurich, Switzerland</td>
			<td style="width:412px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">CF4 Objective</td>
			<td style="width:345px;">Edmund Optics, Barrington, NJ, USA</td>
			<td></td>
			<td>Objective used for high speed imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Dicing saw</td>
			<td style="width:345px;">Disco, Tokyo, Japan</td>
			<td>Disco Automatic Dicing Saw 3220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Fiber Fragrance Diffuser Wick</td>
			<td style="width:345px;">Weihai Industry Co., Ltd., Weihai, Shandong, China</td>
			<td colspan="2">https://www.weihaisz.com/Fiber-Fragrance-Diffuser-Wick_p216.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">High Speed Camera</td>
			<td style="width:345px;">Photron, San Diego, USA</td>
			<td style="width:412px;">Fastcam Mini</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Laser Doppler Vibrometer</td>
			<td style="width:345px;">Polytec, Waldbronn, Germany</td>
			<td style="width:412px;">UHF120</td>
			<td>Non-contact laser doppler vibrometer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:212px;">Laser Scattering Droplet size measurement system</td>
			<td style="width:345px;">Malvern Panalytical, Malvern, UK</td>
			<td style="width:412px;">STP5315</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Lithium niobate substrate</td>
			<td style="width:345px;">PMOptics,Burlington, MA, USA</td>
			<td style="width:412px;">PWLN-431232</td>
			<td style="width:483px;">4&#8221; double-side polished 0.5 mm thick 128&#176;Y-rotated cut lithium niobate</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Luer-lock syringes</td>
			<td style="width:345px;">Becton Dickingson, New Jersey, USA</td>
			<td style="width:412px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Nano3 cleanroom facility</td>
			<td style="width:345px;">UCSD, La Jolla, CA, USA</td>
			<td style="width:412px;"></td>
			<td>Fabrication process is performed in it.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Network Analyzer</td>
			<td style="width:345px;">Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA</td>
			<td style="width:412px;">5061B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:345px;">Keysight Technologies, Santa Rosa, CA, USA</td>
			<td style="width:412px;">InfiniiVision 2000 X-Series</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">PSV Acquistion Software</td>
			<td style="width:345px;">Polytec, Waldbronn, Germany</td>
			<td style="width:412px;">Version 9.4</td>
			<td>LDV Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">PSV Presentation Software</td>
			<td style="width:345px;">Polytec, Waldbronn, Germany</td>
			<td style="width:412px;">Version 9.4</td>
			<td>LDV Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Signal generator</td>
			<td style="width:345px;">NF Corporation, Yokohama, Japan</td>
			<td style="width:412px;">WF1967 multifunction generator</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Single Post Connector</td>
			<td style="width:345px;">DigiKey, Thief River Falls, MN</td>
			<td>ED1179-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Sputter deposition</td>
			<td style="width:345px;">Denton Vacuum, NJ, USA</td>
			<td style="width:412px;">Denton 18</td>
			<td>Denton Discovery 18 Sputter System</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Surface Mount Spring Contacts</td>
			<td style="width:345px;">DigiKey, Thief River Falls, MN</td>
			<td style="width:412px;">70AAJ-2-M0GCT-ND</td>
			<td style="width:483px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">Teflon wafer dipper</td>
			<td style="width:345px;">ShapeMaster, Ogden, IL, USA</td>
			<td style="width:412px;">SM4WD1</td>
			<td>Wafer Dipper 4&#34;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:212px;">XYZ Stage</td>
			<td style="width:345px;">Thor Labs, Newton, New Jersey, USA</td>
			<td style="width:412px;">MT3</td>
			<td>Optical table stages</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication and characterization of thickness mode piezoelectric devices for atomization and acoustofluidics

Мы представляем технику для изготовления простой толщины режим пьезоэлектрических устройств с использованием лития ниобата (LN). Такие устройства, как было показано, распыляют жидкость более эффективно, с точки зрения скорости потока на входную мощность, чем те, которые полагаются на волны Рейли и другие режимы вибрации в LN или свинца цирконат титаната (ПЗТ). Полное устройство состоит из преобразователя, держателя преобразователя и системы подачи жидкости. Основы акустической жидкостной атомизации не очень хорошо известны, поэтому описаны также методы характеристики приборов и изучения явлений. Лазерная виброметрия Doppler (LDV) обеспечивает информацию о вибрации, необходимую для сравнения акустических преобразователей, и в этом случае указывает, будет ли устройство хорошо работать в вибрации толщины. Он также может быть использован для поиска резонансной частоты устройства, хотя эта информация получена быстрее с помощью анализа impedance. Непрерывная распыление жидкости, как пример применения, требует тщательного контроля потока жидкости, и мы представляем такой метод с высокоскоростной визуализации и измерения размера капель с помощью лазерного рассеяния.

Режим толщины пьезоэлектрических устройств были изготовлены из 128YX литий ниобата. На рисунке 1 показана полная сборка для удержания преобразователя с пользовательским держательм преобразователя, используемым с системой пассивной доставки жидкости, разработанной для ...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics at JoVE.com

Fabrication and Characterization of Thickness Mode Piezoelectric Devices for Atomization and Acoustofluidics

Описано изготовление пьезоэлектрических преобразователей режима толщины через прямое распыление тока электродов пластины на литиевом ниобате. Кроме того, надежная работа достигается с помощью держателя трансдусеров и системы питания жидкости и характеристика демонстрируется с помощью анализа impedance, лазерной доплеровской виброметрии, высокоскоростной визуализации и распределения размеров капель с помощью лазерного рассеяния.

Изготовление и характеристика режима толщины Piezoelectric устройства для атомизации и acoustofluidics

We present a technique to fabricate simple thickness mode piezoelectric devices using lithium niobate (LN). Such devices have been shown to atomize liquid ...

Эти методы могут быть использованы для ответа на вопросы о частоте резонанса, колебательном режиме возбуждения, амплитуде вибрации, и как трансдуцаторы с этими характеристиками выполняют как распылители. С информацией, представленной этими анализами, можно тщательно количественно оценить влияние независимых переменных и экспериментов с участием превью режима толщины. Этот метод позволяет разработать устройства, которые могут быть использованы для распыления препаратов для лечения респираторных заболеваний, таких как пневмония.Эти методы полезны для характеристики явлений атомизации и могут быть применены к изучению капиллярных волн на поверхности капли. Поскольку многие конкурирующие факторы должны быть сбалансированы, может быть трудно добиться непрерывной атомизации. Отрегулируйте вход питания, положение фитиля и фитиль ориентации и наблюдать, как меняется поведение.Многие из этих методов просты для выполнения после демонстрации, но требует некоторой ловкости и пространственной осведомленности, которые не встретить в тексте. Чтобы собрать пользовательский держатель предуцатора, припой два поверхности крепления пружинных контактов с каждым из двух пользовательских печатных плат цепи и клип внешних контактов, чтобы они не короткого замыкания. Нажмите подходят шипы в по покрытием отверстия на пользовательских досках, так что шипы указывают друг от друга.Используйте доски и винты для подключения двух пользовательских плат, чтобы контакты только в контакте друг с другом. При необходимости отрегулируйте интервалы с помощью пластиковых шайб. Затем сдвиньте трансдуцер 3 х 10 миллиметров между внутренней парой контактов.Для определения частоты резонанса путем анализа импульса подключите предуцатор к открытому порту сетевого анализатора и выберите параметр коэффициента отражения S11 через пользовательский интерфейс сетевого анализатора. Выберите диапазон частот интереса и выполните частотный развертки. Затем выберите сохранить отзыв и сохранить данные трассировки для экспорта данных в соответствующую программу обработки данных для определения точных минимальных местоположений.Чтобы охарактеризовать вибрацию LDV, поместите трансдуцера в контакте пого пластины на стадии LDV и подключить пого зонд приводит к генератору сигнала. Убедитесь, что правильная цель выбрана в программном обеспечении приобретения и сосредоточить микроскоп на поверхности превлододер. Выберите определить точки сканирования и настройки.Одно тонное сканирование дает пользователю амплитуду вибрации в одной точке. Для определения режима вибрации и резонанса необходимо проработать сканирование области. В соответствии с общей вкладкой выберите опцию FFT или время в зависимости от того, выполняется ли сканирование в частоте или домене времени, и установите количество средних.Во вкладке канала убедитесь, что активные коробки проверены, и отрегулируйте каналы отсчета и инцидента, чтобы выбрать максимальную силу сигнала из подложки. В вкладке генератора, если измерение проводится под одночастотным сигналом, выберите Sine из списка выдвижной формы волны. Если он находится под одной полосой, выберите MultiCarrierCW.Затем в вкладке частот измените пропускную способность и линии FFT, чтобы настроить разрешение сканирования для сканирования частотного домена. При проведении измерений домена времени измените частоту выборки в вкладке времени. Для создания системы снабжения жидкостью выберите фитиль диаметром 25 миллиметров длиной 2 миллиметра, состоящий из пучка волокон гидрофильного полимера, предназначенного для транспортировки жидкости попустительство.Обрежьте один конец фитиля так, чтобы он образует асимметричный наконечник, а затем вставьте его в шприц замка Luer с желаемой емкостью, что позволяет фитиль продлить на 15 миллиметров за пределами конца. Заблокив кончик шприца на шприц, обеспечивая плотное прилегать вокруг фитиля и смонтировать сборку так, что фитиль от 10 до 90 градусов от горизонтального и кончик фитиля только в контакте с краем препрвестира. Затем заполните шприц водой.Установите напряжение до нуля и примените непрерывный сигнал напряжения на резонансной частоте, определяемой с помощью анализатора. Увеличьте напряжение до тех пор, пока жидкость не будет распылена непрерывно без затопления или высыхания устройства. Если предлагаемые корректировки терпят неудачу, грубо золотой поверхности предуцера вблизи фитили контактной точки с тонкой наждачной бумагой, не удаляя золото полностью.Чтобы наблюдать за динамикой устройства с помощью высокоскоростной визуализации, жестко монтировать высокоскоростную камеру горизонтально на оптическом столе и поместить предук в контакт пого пластины на сцене XY' вблизи фокусного длины камеры. Распоить диффузный источник света по крайней мере один фокусное расстояние на противоположной стороне премидери от камеры и использовать пипетку, чтобы поместить sessile падение на поверхности препоны. Отрегулируйте фокус камеры и положение XY, чтобы привести образец жидкости в резкое внимание и выбрать частоту кадров, которая по крайней мере в два раза больше, чем эта частота в соответствии со скоростью Nyquist, чтобы избежать псевдонима.Отрегулируйте интенсивность света, затвор камеры, или как для оптимизации контраста между жидкостью и фоном. Затем подключите клипы аллигатора от усиленного генератора сигналов к зонду pogo и заразите явление, одновременно запуская видео в программном обеспечении камеры и применяя сигнал напряжения. Для лазерного рассеяния размера капли отрегулируйте лазерные передающие и лазерные принимающие модули вдоль рельса лазерной системы рассеяния с зазором от 20 до 25 сантиметров между двумя модулями.Строго монтировать платформу в этом зазоре так, что, когда трансдуцант и жидкости сборки питания размещены на нем, распыленный туман будет выбрасывается в путь лазерного луча. Чтобы облегчить это выравнивание, включите лазерный луч и выберите инструменты, лазерное управление и лазер. Зафиксните отверстие предуцера на платформе.Зафиксировать сборку жидкости на сочлененой руке. Позиция жидкости сборки питания так, что кончик фитиля только в контакте с краем превлододелителя и использовать аллигатора клипы для подключения источника сигнала к шип терминалов на держатель предуцера и нажмите на новую стандартную операционную процедуру в программном обеспечении лазерной системы рассеяния. Установите шаблон по умолчанию непрерывно и период выборки до 1.При обработке данных нажмите профиль брызг, чтобы установить длину пути до 20 миллиметров. Нажмите сигналы тревоги, чтобы не использовать значения по умолчанию и установить минимальную передачу до 5 и 1%и минимальное рассеяние до 50 и 10. Когда все параметры будут установлены, нажмите кнопку начать стандартную операционную процедуру и выбрать созданную процедуру.Заполните резервуар подачи жидкости водой до нужного уровня и обратите внимание на объем. Как только измерение началось, включите сигнал напряжения и запустите секундомер, как только начнется распыление. После того, как желаемый объем жидкости был распылен, выключите сигнал напряжения при остановке секундомера и заметь окончательный объем.В полученной гистограмме измерения выберите часть данных, в течение которых атомизация происходила, как ожидалось, и сигнал на приемнике был достаточно сильным, чтобы быть статистически значимым. Нажмите средний и хорошо для создания дистрибутива на основе выбранных данных. Затем скопировать и данные в текстовый файл и сохранить с соответствующим именем файла.Характеристика этих устройств включает в себя определение резонансной частоты и гармоник с помощью анализатора. В этом репрезентативном анализе было установлено, что основная частота устройств близка к семи мегагерцам, как это предсказывает толщина субстрата. Дальнейшая характеристика с использованием бесконтактной лазерной виброметрии Доплера может быть использована для определения величины и смещения субстрата, который обычно находится в диапазоне нанометров.Кроме того, вибрацию капель можно оценить с помощью высокоскоростной визуализации, а динамику распыления можно определить путем измерения распределения размера капли. Помните, что для достижения атомизации, предуц должен работать на частоте резонанса режима толщины. Если устройство не работает, то вы не можете быть на правильной частоте.Используя этот протокол в качестве основы, многие параметры режима толщины могут быть разнообразными и сравниваться, такие как толщина электрода или боковое размеры. Наладив этот протокол с водой, толщина режима превью теперь могут быть использованы с другими жидкостями для таких приложений, как доставка легочных препаратов, охлаждение и кодирование.

Research

JoVE Journal

Engineering

Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Моделирование, изготовление и характеристика ТГц метаматериала Амортизаторы

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Изготовление и характеристика фотонного кристалла медленно волноводы Света и полостей

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

Создание массивов с помощью оптических насыщающихся переходов - Изготовление и характеристика

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

Изготовление ворот-перестраиваемых графена устройств для сканирующей туннельной микроскопии исследований с кулоновских примесей

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

Характеристика полный набор материальных констант и их зависимости от температуры для пьезоэлектрических материалов с помощью резонансной ультразвуковой спектроскопии

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Изготовление и эксплуатация Acoustofluidic устройств с поддержкой объемных акустических стоячих волн для без футляра фокусировки частиц

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication and Characterization of Superconducting Resonators

Изготовление и характеристика сверхпроводящие резонаторы

Superconducting microwave resonators are of interest for a wide range of applications, including for their use as microwave kinetic inductance detectors ...

Characterization of Anisotropic Leaky Mode Modulators for Holovideo

Характеристика анизотропными Дырявом режима модуляторы для Holovideo

Holovideo displays are based on light-bending spatial light modulators.  One such spatial light modulator is the anisotropic leaky mode modulator.  This ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

Изготовление Полностью Решение Переработанные Неорганические нанокристаллов фотопреобразователей

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Растворитель Связующие для изготовления ПММА и КС микрожидком устройств

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...