实验系统改进方案 和德国粘附性样片测试结果
DESCRIPTION
实验系统改进方案 和德国粘附性样片测试结果. 陶冶 2014/4/24. 目录. 实验系统改进方案. 德国样片测试结果. 未来工作. 针对实验系统激光器的改进. 保守方法： 更换激光器，通过上网和电话咨询，找到两种可以替换的激光器，参数在可使用范围内。 创新方法： 基于叉指换能器制作表面波激发头，此系统的制作需要大量预研发准备。. LASERTECHNIK BERLIN公司 型号： Nitrogen-Laser MNL 100 High Power （MNL 100HP） 关心参数： 波长：337.1nm 脉冲能量最大：225uJ - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
实验系统改进方案和德国粘附性样片测试结果
实验系统改进方案和德国粘附性样片测试结果
陶冶2014/4/24
目录
实验系统改进方案
德国样片测试结果
未来工作
针对实验系统激光器的改进
保守方法：更换激光器，通过上网和电话咨询，找到两种可以替换的激光器，参数在可使用范围内。
创新方法：基于叉指换能器制作表面波激发头，此系统的制作需要大量预研发准备。
LASERTECHNIK BERLIN 公司型号： Nitrogen-Laser MNL 100 High Power （ MNL 100HP ）关心参数：波长： 337.1nm 脉冲能量最大： 225uJ脉冲时间： 3ns价格： 8500 €总结：这个激光器最大的优点是不需要外加氮气，波长与实验室激光器相同，但是脉冲能量比较小（实验室 400uJ ），后面扩束镜片可能需要高透膜镜片。脉冲时间 3ns 可以满足要求。
北京思通博远激光科技有限公司半导体激光器（可定制）波长做不到 337.1nm ，但是我们的实验对于波长要求不算苛刻，但当波长达到 1000nm 以上， Cu 对于光的吸收率下降。定制参考参数：波长： 532nm脉冲能量： >400uJ脉冲时间： <10ns （典型值 8ns ）价格： 7 万 RMB 左右总结：此激光器也可以摆脱氮气瓶，需要电源和激光头两部分，所以价格也稍贵，但是脉冲能量很足，脉冲时间也在可用范围内。
基于叉指换能器的表面波激发系统研究叉指换能器能把电极上所加的电能转化为声能，应用这个特性制作表面波激发器。图中， 1-6 是六个激发模块。
样片
12 3 4 5 6
叉指换能器激发表面波示意图
表面波激发头
针对每个模块：包含叉指电极和锁相环频率发生器两部分
锁相环频率合成原理图
锁相环频率合成器
1-6 模块原理相同，只是发射中心频率不同，分别是 40M ， 60M ， 80M ， 120M ， 160M ， 200M 。做到表面波实验实际可用频率的覆盖。继而可以大致计算出 6 个叉指电极宽度分别为 25um,17um,13um,8um,6um,5um.
敷金比做成 0.5 的均匀换能器即可。
叉指换能器激发的表面弹性波的强度与它包含的叉指电极周期数 N 成正比， N 越大激发越强。但是叉指换能器所具有的周期数 N越大，它的第一对零点之间的频率间隔越小，所以它的频响的带宽也越窄。所以折衷考虑一般叉指对数选择 N=8 。
样片
12 3 4 5 6
叉指换能器激发表面波示意图
表面波激发头
表面波激发头包含 6 个模块，模块位置处于激发头前表面竖直方向，这样，激发头激发表面波在竖直方向传播，在和样片接触处对样片进行再激发，产生所需表面波。
1. 由于表面波是在表面一到两个波长深度传播，所以激发器和样片接触部分只有宽度小于 500um 的一条线区域存在表面波激发，完全满足实际实验要求。
2. 锁相环频率合成器可以和叉指电极一起制作，也可以外接锁相环成品芯片。
3. 此激发头可以和压电薄膜探测器以一定距离（ 2cm 即可）固定在一起，一起抬起一起下降。这种设计为系统自动化操作提供了较大可能性。
德国提供样片测试结果：
Description of samples
表面波技术粘附性测试结果
样片编号 表面波技术测试结果#5 >1000PPa
#7 8.5PPa
#16 1.2PPa
样片 #5粘附性很好， #7 和 #16粘附性不好， #16 最差。
德国提供样片测试结果：
Determined KN>1000PPa
Sample #5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2004780
4800
4820
4840
4860
4880
4900
4920
Frequency (MHz)
Vel
ocity
(m
/s)
KT→∞KN=10,100,1000PPa
德国提供样片测试结果：
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2004450
4500
4550
4600
4650
4700
4750
4800
4850
4900
4950
Frequency (MHz)
Vel
ocity
(m
/s)
Determined KN=8.5PPa
Sample #7
KT→∞KN=5, 10, 100, 1000PPa
德国提供样片测试结果：
0 20 40 60 80 100 1203010
3020
3030
3040
3050
3060
3070
3080
3090
3100
Frequency (MHz)
Vel
ocity
(m
/s)
KT→∞KN=1, 10, 100PPa
Determined KN=1.2PPa
Sample #16
未来工作：
1 基于叉指换能器制作表面波激发器的工作比较系统，可以联合刘砚军项目进行前期仿真模拟。
2 用有限元方法进行粘附性仿真是个好方向，但是基于 ANSYS 的仿真进行不顺利，准备从 COMSOL 寻找突破口。
3 结合本实验条件，探索优化实验系统的好方案。
谢谢谢谢
陶冶2014/4/24