كليدواژه :
ميكرو ماشين كاري , آشكارساز مادون قرمز فاقد خنك ساز , آشكارساز حرارتي , ميكرو كانتيليور , بهينه سازي
چكيده فارسي :
در اين مقاله، حساسيت آشكارساز مادون قرمز ميكروكانتيليور با بهينه‌سازي ابعاد هندسي افزايش مي‌يابد. بدنه اصلي آشكارساز از جنس شامل ناحيه جاذب، بازوهاي دوماده‌اي و ايزوله‌كننده است. نواحي دوماده‌اي (ناحيه جاذب و بازوهاي دوماده‌اي) شامل يك‌لايه نازك آلومينيوم است كه برروي لايه عايق قرارگرفته است. در اين آشكارساز، ميزان خمش آشكارساز به ضخامت لايه‌ها (عايق و فلز) و عرض بازوها (ايزوله‌كننده و دوماده‌اي) بستگي دارد. همچنين اثبات‌شده است كه با انتخاب ضخامت لايه فلز به‌اندازه نصف ضخامت لايه جاذب، ميزان جابه‌جايي و حساسيت به حداكثر مقدار خود مي‌رسد. نتايج حاصل از محاسبات نشان مي‌دهد كه با اعمال شرايط مرزي به ازاي شار حرارتي ثابت 100 بر روي ناحيه جاذب، ميزان جابه‌جايي، حساسيت‌هاي ترمومكانيكي، تواني، جابه‌جايي و حساسيت به دماي جسم به ترتيب 26%، 27%، 28%،3/2% و 26% نسبت به ابعاد اوليه افزايش مي‌يابند. همچنين، چنانچه فرآيند ساخت بهبود يابد و پهناي بازوها، ضخامت لايه عايق و فلزي به ترتيب μm1، μm0/1 و μm0/05 انتخاب گردند، مقدار دما، ميزان جابه‌جايي، ضريب انتقال دما، حساسيت‌هاي ترمومكانيكي، تواني، دمايي، جابه‌جايي، حساسيت به دماي جسم و ثابت زماني در محيط خلأ به ترتيب 4/72، 54، 4/12، 12/8، 54، 4/2، 48/54، 54 و 1/5 برابر بهبود مي‌يابند.
چكيده لاتين :
In this paper, the sensitivity of the micro-cantilever infrared detector has been increased by optimizing its geometric dimension. The detector's main body consists of an absorbing area, bi-material, and isolation legs, which are made up of silicon dioxide. Bi-material regions (absorbing area and bi-material legs) include a thin film layer of aluminum, which is placed on the main body layer. In this detector, the amount of bending at the end of the tip detector depends on the thickness of insulating and metal layers and the width of isolating and bi-material legs. Furthermore, it has been proved that the detector's displacement and sensitivity are optimized when the thickness of the metal layer is selected the half of the thickness of the absorbing layer. The results of the calculations show that by applying boundary conditions for 100 pW/μm2 constant thermal flux on the absorber, amount of displacement, thermomechanical, power, displacement, and body temperature sensitivities are increased by 26%, 27%, 28%, 2.3%, and 26%, respectively. In addition, the calculation results show that the sensitivities and response time are improved to 4.24, 54, 12.4, 12.8, 54, 4.2, 54.48, 54, and 1.5 times, respectively, in the vacuum environment if the leg’s width, the isolating and metal layers’ thicknesses are selected as 1μm, 0.1μm, and 0.05μm, respectively.
