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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 小间隙石英音叉光声光谱传感器
摘要： 石英音叉（QTF）是一种成熟的电子器件，广泛应用于电子电路中作为时序参考基准。近年来，该器件在光声光谱领域的研究取得进展。凭借优异的抗干扰性、高Q值和紧凑结构，利用QTF进行光声光谱中的声波检测——即石英增强光声光谱技术（QEPAS）——已成为重要的光谱检测创新方法。在QEPAS系统中，音叉叉齿间距（即间隙）决定了声波产生的空间范围。传统300微米间隙的QTF能满足近红外光谱范围激励源的需求，而针对光束直径大于400-500微米的中红外激光器，已有定制化QTF的相关研究[1,2]。值得注意的是，在近红外波段，激光光束直径远小于中红外光谱范围。当QTF应用于QEPAS系统时，激光束穿过叉齿间隙激发气体分子。激光与气体分子相互作用产生的声波可视为球面波振荡，其能量随传播距离立方衰减，这意味着声波能量会随传播距离急剧减弱。因此采用小间隙QTF能有效避免能量损失，从而提升QEPAS传感器的信号强度。本文展示了一款间隙为200微米的定制QTF在QEPAS传感器中的应用。通过COMSOL Multiphysics软件模拟了QTF最佳垂直位置及微谐振器长度参数，实验结果表明该小间隙QTF显著提升了QEPAS传感器系统的性能。
关键词： 光声光谱、声波检测、石英增强光声光谱、石英音叉、小间隙
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于光热效应的光电探测器中石英音叉的应用
摘要： 演示了一种基于光热效应、采用商用石英音叉(QTF)的光电探测器。与常用的热敏元件不同，该探测器利用具有机械共振能力和压电效应的石英音叉来放大光热信号。在为该探测器选定的最佳工作距离和调制信号占空比条件下，其在1550纳米和980纳米波长处均实现了良好的线性响应。该探测器在1550纳米波长处的光电响应度高达515毫伏/毫瓦。更重要的是，通过艾伦偏差分析，在203秒积分时间内实现了0.75皮瓦的检测灵敏度。
关键词： 光热效应，光电探测器，石英音叉
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于高品质因数石英音叉力传感器的高质量轻质纳米尖端电化学蚀刻：原子力显微镜应用
摘要： 市售石英音叉（QTF）通过在音叉顶端微组装尖锐针尖，可转变为自感知与驱动的力传感器。针尖质量对传感器品质因数（Q值）起决定性作用，因此轻质纳米针尖的制备是实现高Q值QTF传感器的前提条件。本研究报道采用两步电化学蚀刻技术制备超轻钨纳米针尖，可用于开发高Q值QTF力传感器。首先对一端（1-2毫米）带保护涂层的钨丝施加梯形波电蚀，形成细长（直径约10-40微米）、长度约2-5毫米的微针；第二步通过直流电蚀制备锐利针尖?；谒颇擅渍爰猓殉晒⒊鯭值达6600-8000的高性能QTF力传感器。通过纳米光栅和三嵌段共聚物表面的原子力显微镜扫描实验，验证了该传感器的优异扫描性能。
关键词： 石英音叉、纳米尖端、原子力显微镜、力传感器、电化学蚀刻
更新于2025-09-04 15:30:14
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用于聚合物线纳米机械分析的石英增强电导光谱法
摘要： 石英增强电导光谱法被开发为一种分析工具，用于研究聚合物纳米线的动态力学行为以确定玻璃化转变温度(Tg)。将直径10微米的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微线桥接在石英音叉(QTF)的叉股上。相比微悬臂梁或其他谐振器，利用QTF自传感的优势，可通过其相对于外部激励源频率的电导频谱(dI/dV vs f)直接测定共振频率和Q值，因此无需光学检测。通过根据温度变化的共振频率和Q值计算QTF的最大损耗模量，确定了PMMA微线的Tg值为103±2°C。测量误差为±2°C。通过开展加热/冷却及物理老化实验，证明该技术具有可逆性和重复性。
关键词： 聚甲基丙烯酸甲酯、聚合物线、石英音叉、纳米机械分析、玻璃化转变温度、石英增强电导光谱法
更新于2025-09-04 15:30:14