【摘 要】
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本论文主要论述了一种新型的平面内谐振高Q值微悬臂梁传感器的设计、制造、测试及其在液相生化检测上的应用。
传统的平面外模态谐振式微悬臂梁在液体中工作时，因为振动
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本论文主要论述了一种新型的平面内谐振高Q值微悬臂梁传感器的设计、制造、测试及其在液相生化检测上的应用。
传统的平面外模态谐振式微悬臂梁在液体中工作时，因为振动方向决定了其会受到较大的压膜阻尼作用，所以振动能量损失很大，Q值和质量灵敏度都较差。本文详细研究和总结了谐振式微悬臂梁在粘滞流体中的阻尼作用理论，并根据理论设计了一种新型的平面内谐振微悬臂梁传感器，其可以有效降低在液体中振动时的能量损失，从而提高Q值和质量灵敏度。通过数值仿真和理论计算，将平面外谐振微悬臂梁和所设计的平面内谐振微悬臂梁进行比较，证明了设计的结构在液体中谐振的可行性和有效性。
论文利用微机械加工工艺，制造出该谐振式微悬臂梁，并对其进行了测试。通过接入实验室自制的锁相环(PLL)接口电路，该传感器的闭环Q值在空气中可达6921，在水中也高达249。通过在悬臂梁敏感区域表面固定生物素，传感器对磷酸缓冲盐(PBS)溶液中的链亲和素标记的磁珠进行了在线检测，其液相检测质量灵敏度达到-8.8Hz/pg，利用艾伦方差法计算得出其质量分辨率可达14pg。另外，通过在该传感器上固定单克隆抗体，实现了传感器在PBS溶液中对浓度为2×103CFU/mL的大肠杆菌的实时检测。通过将巯基功能化介孔敏感材料固定到到传感器上，传感器实现了在去离子水中对浓度为500ppb的Hg2+离子的实时检测，其检测分辨率优于100ppb。
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