مائکرو - نینو ٹکنالوجی کے ذریعے اعلی - صحت سے متعلق دباؤ سینسنگ انقلاب

دباؤ کی پیمائش کے شعبے میں ایک خلل ڈالنے والی ٹکنالوجی کے طور پر ، سلیکن گونج پریشر سینسر حیرت انگیز درستگی اور استحکام کے ساتھ صنعتی پیمائش اور کنٹرول سسٹم کو تبدیل کر رہا ہے۔ یہ صحت سے متعلق سینسر ، مائیکرو -} {2- مکینیکل سسٹم (MEMS) ٹکنالوجی پر مبنی ، میکانکی گونج کے اصول کو سیمی کنڈکٹر کے عمل کے ساتھ مکمل طور پر مربوط کرتا ہے ، جس میں اعلی - اختتامی شعبوں میں ناقابل تلافی تکنیکی فوائد کا مظاہرہ کیا جاتا ہے جیسے ایرو اسپیس ، توانائی اور کیمیائی انجینئرنگ۔

I. جسمانی اصول اور بنیادی فن تعمیر

سلیکن گونج پریشر سینسر کا بنیادی طریقہ کار گونج فریکوئنسی اور تناؤ کے مابین جوڑے کے تعلقات پر مبنی ہے۔ سینسر میں سنگل - کرسٹل سلیکن مواد سے بنا ایک گونج بیم ڈھانچہ پیش کیا گیا ہے ، جو ویکیوم چیمبر کے اندر ایک مخصوص تعدد پر مستقل طور پر کمپن ہوتا ہے۔ جب بیرونی دباؤ سینسر ڈایافرام پر کام کرتا ہے تو ، مکینیکل تناؤ گونج والے بیم کی سختی میں تبدیلی کا سبب بنتا ہے ، جس کے نتیجے میں اس کی قدرتی تعدد کا بہاؤ پیدا ہوتا ہے۔ اس تعدد میں تبدیلی کا اطلاق دباؤ کے ساتھ سخت اسی طرح کا رشتہ ہے۔ سرکٹ کے ذریعے تعدد آفسیٹ کا قطعی پتہ لگانے سے ، دباؤ کی قیمت کو الٹا کٹایا جاسکتا ہے۔

عام ڈھانچہ تین بنیادی ماڈیول پر مشتمل ہے:

دباؤ - حساس ڈایافرام: ایک سلیکن پتلی - فلم جس کا قطر 3 - 8 ملی میٹر ہے جو دباؤ کے اشاروں کو مکینیکل تناؤ میں بدل دیتا ہے۔

گونج آسیلیٹر: ایک H - سائز کی سلیکن بیم صرف {{1} μm کی موٹائی کے ساتھ ، 10 - 100 kHz کی فریکوئینسی رینج پر کام کرتی ہے۔

بند - لوپ جوش و خروش کا نظام: مستحکم گونج والی حالت کو برقرار رکھنے کے لئے ایک پیزورسیسٹیو جوش و خروش کنڈلی اور فریکوئینسی ڈیٹیکشن سرکٹ کو مربوط کرتا ہے۔

ii. زمینی تکنیکی فوائد

روایتی پیزورسیسٹو سینسروں کے مقابلے میں ، سلیکن گونج ٹیکنالوجی نے کارکردگی میں ایک مقداری چھلانگ حاصل کی ہے:

اس کے انوکھے فوائد تین بڑی بدعات سے پیدا ہوتے ہیں:

1. فریکوئینسی آؤٹ پٹ کی خصوصیت: ڈیجیٹل فریکوینسی سگنل کی اینٹی - مداخلت کی صلاحیت ینالاگ وولٹیج آؤٹ پٹ کے مقابلے میں شدت کے دو احکامات زیادہ ہے۔

2. پرسٹریس الگ تھلگ ڈیزائن: ڈبل گونج بیم کے ساتھ ایک امتیازی ڈھانچہ اپنایا جاتا ہے ، اور درجہ حرارت بڑھنے والے معاوضے کی کارکردگی 98 ٪ سے زیادہ تک پہنچ جاتی ہے۔

3. کوینٹم - سطح پروسیسنگ: گہری رد عمل آئن اینچنگ (DRIE) کے عمل کی کنٹرول صحت سے متعلق ± 0.1 μm تک پہنچ جاتی ہے۔

iii. تکنیکی ارتقا کی سمت

فرنٹیئر ریسرچ چار بڑی کامیابیوں پر مرکوز ہے:

1. وسیع - درجہ حرارت - رینج ٹکنالوجی: - انسولیٹر سبسٹریٹ پر sic - کا استعمال کرکے ، آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد کو - 200 ڈگری تک 600 ڈگری تک بڑھایا جاتا ہے۔

2. ملٹی - جہتی سینسنگ: دباؤ ، درجہ حرارت اور بہاؤ کی شرح جیسے پیرامیٹرز کی بیک وقت پیمائش کرنے کے لئے ایک 3D گونج گرڈ ڈھانچہ تیار کیا گیا ہے۔

3. فوٹونک گونج: 10^ - 6 ہرٹج کے آرڈر کی تعدد استحکام کو حاصل کرنے کے لئے آپٹومیچینیکل جوڑے کا نظام متعارف کرایا گیا ہے۔

4. خود - طاقت والا نظام: ایک پیزو الیکٹرک انرجی کٹائی کرنے والا ماڈیول ایک غیر فعال انٹرنیٹ آف چیزوں (IOT) نوڈ کی تعمیر کے لئے مربوط ہے۔

iv. کاٹنے - ایج ایپلی کیشن منظرنامے

ایرو - انجنوں کی نگرانی میں ، سلیکن گونج سینسر 2000 ڈگری پر درجہ حرارت گیس کی اعلی - درجہ حرارت گیس کے متحرک دباؤ کا پتہ لگانے کا مقابلہ کرسکتے ہیں۔ وہ اب بھی 1 میگاہرٹز کے نمونے لینے کی فریکوئنسی میں 0.05 ٪ کی درستگی برقرار رکھتے ہیں۔ گہری - سمندری تیل اور گیس کے کھیتوں میں ، ٹائٹینیم مصر کے ساتھ ڈھلنے والے سینسر 6000 میٹر کی گہرائی میں 5 سال تک مسلسل کام کرسکتے ہیں ، جس میں درستگی کی توجہ 0.03 ٪ سے زیادہ نہیں ہے۔
میڈیکل فیلڈ میں ، بلڈ پریشر کی نگرانی کا ایک قابل عمل نظام ابھر کر سامنے آیا ہے۔ ایک 3 ملی میٹر × 3 ملی میٹر سینسر چپ براہ راست قلبی اسٹینٹ پر مربوط ہوتا ہے ، جس سے ریڈیو کے ذریعہ مسلسل {365 - دن بلڈ پریشر ویوفارم کی نگرانی کو 10μW سے کم بجلی کی کھپت کے ساتھ تعدد لنک کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ انڈسٹری 4.0 کے تناظر میں ، سینسر نیٹ ورک مائیکرو - 0.1 PA کے آرڈر کے دباؤ کے اتار چڑھاو کو حقیقی - وقت میں حاصل کرسکتے ہیں اور پائپ لائن رساو کی ابتدائی انتباہ 48 گھنٹے پہلے ہی فراہم کرسکتے ہیں۔

ماحولیاتی نگرانی کے شعبے میں ، تقسیم شدہ سینسر نیٹ ورک 0.5 کلومیٹر کی قرارداد کے ساتھ ماحولیاتی دباؤ کا فیلڈ بنا سکتا ہے ، جس سے منٹ - بذریعہ - منٹ کی پیش گوئی کے لئے ایک منٹ کی تازہ کاری ڈیٹا فراہم کی جاسکتی ہے۔ آٹوموٹو انڈسٹری تبدیلی کے راستے پر ہے۔ اگلے - نسل کے ذہین ٹائر 32 گونج سینسر کے ساتھ سرایت کریں گے تاکہ ٹائر کے دباؤ کی تقسیم کو حقیقی - وقت میں محسوس کیا جاسکے ، ٹائر - کو 30 منٹ تک پھیلانے والے انتباہ کو آگے بڑھایا جائے گا۔

نتیجہ
سیمیکمڈکٹر انڈسٹری سے شروع ہونے والی یہ صحت سے متعلق سینسنگ ٹکنالوجی جسمانی دنیا کی ڈیجیٹل حدود کی نئی تعریف کر رہی ہے۔ جب مکینیکل کمپن اور الیکٹرانک سگنل مائکرو - پیمانے پر بالکل گونجتے ہیں تو ، دباؤ کے جوہر کے بارے میں انسانی تفہیم کوانٹم صحت سے متعلق ایک دور میں داخل ہوگئی ہے۔