微悬臂梁谐振式气体传感器研究进展.pdfVIP

综 2008年 第27卷 第 儿期 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 述 与 评 论 微悬臂梁谐振式气体传感器研究进展 高 伟 ，董 瑛，尤 政 (清华大学 精密仪器与机械学系，北京 100084) 摘 要：微机械谐振式传感器已经成为微型机电系统(MEMS)领域的研究热点。讨论了微悬臂梁谐振式 气体传感器的工作原理，介绍微悬臂梁表面修饰的关键技术、主要方法和基于微悬臂梁的谐振式气体传感 器领域的研究状况以及近五年以来该领域的研究进展，并对基于微悬臂梁的谐振式气体传感器的发展方 向和应用前景做了展望。 关键词：微悬臂梁 ；谐振器；气体传感器；表面修饰 中图分类号：TP212．2 文献标识码：A 文章编号：1000--9787(2008)11--0001--04 Progressonmicrocantileverresonantgassensors GAO Wei，DONY Ying，YOU Zheng (DepartmentofPrecisionInstrumentsandMechanology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China) Abstraet：MicromechanicalresonantsensorisaresearchfoCUSin MEMSfield．Thetheoreticalbasisofmicro cantileverresonantgassensorisdiscussed and thekeytechnologiesand generalmethodsofcantileversurface functionalizationareintroduced．Theresearch statusofmicro cantileverresonantgassensorand th‘eresearch progressin the latestfive years are provided．The future developmenttrend and application prospectare forecasted． Keywords：microcantilever；resonator；gassensor；surfacefunctionalization 0 引 言 测是采用二次敏感原理，即通过涂在悬臂梁表面的一层敏 近年来，气体传感器得到了广泛应用。传统的气体检 感物质对特定的被测气体分子的吸附作用，使得梁的质量 测仪器体积大，价格昂贵 ，MEMS技术的快速发展，为气体 发生变化，从而引起了谐振梁固有频率 的变化。通过检 检测开辟了新的发展空间。最常用的MEMS气体传感器 测固有频率 ∞ 的改变就可以知道气体体积分数的大小。 的检测机制有谐振式 、电容式 、量热式 J。敏感质量的谐 气体分子 振式传感器具有高精度 、性能稳定的特点，早在 1984年， HoweRT和 MullerRS 率先提出了一种基于微桥的谐振 式气体传感器。与此同时，随着原子力显微镜 (AFM)的发 展，基于微悬臂梁的传感器获得 了极大的发展。大量的基 于悬臂梁的压力传感器、加速度计、陀螺、质量流量传感器 图1 敏感质量的谐振式微悬臂梁 不断涌现。将微悬臂梁用于气体检测的研究 自20世纪 Fig 1 Resonantcantileversensitivetomas