RU191310U1 - Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров - Google Patents
Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров Download PDFInfo
- Publication number
- RU191310U1 RU191310U1 RU2018146732U RU2018146732U RU191310U1 RU 191310 U1 RU191310 U1 RU 191310U1 RU 2018146732 U RU2018146732 U RU 2018146732U RU 2018146732 U RU2018146732 U RU 2018146732U RU 191310 U1 RU191310 U1 RU 191310U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanocalorimetric
- sensors
- ultrasonic
- cleaning
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
Landscapes
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Abstract
Устройство для ультразвуковой очистки активной области нанокалориметрических сенсоров без повреждения прилегающих элементов. В заявляемом решении реализованы конструкционные особенности, позволяющие использовать источник ультразвуковых колебаний малой мощности для направленной очистки поверхности с микронными габаритами. Устройство совместимо с любыми стереоскопическими микроскопами с большим фокусным расстоянием (более 20 мм) и может применяться для очистки любых нанокалориметрических сенсоров.Предлагаемое устройство, способно очищать сверхмалые массы веществ (несколько нано- или пикограммов) с поверхности тонкой мембраны из нитрида кремния, не разрушая саму мембрану и прилегающие элементы микроэлектроники. В настоящее время нанокалориметрические сенсоры в большинстве случаев являются одноразовыми, исключение составляют сенсоры, на которые было нанесено вещество с отсутствующей адгезией к мембране из нитрида кремния. Описанный прибор позволяет решить данную проблему и обеспечить возможность многоразового использования нанокалориметрических сенсоров.
Description
Полезная модель относится к научному приборостроению и представляет собой устройство для ультразвуковой очистки активной области нанокалориметрических сенсоров без повреждения прилегающих областей. В заявляемом решении реализованы конструкционные особенности, позволяющие использовать источник ультразвуковых колебаний малой мощности для направленной очистки поверхности с микронными габаритами (500×500 мкм и меньше). Устройство совместимо с любыми стереоскопическими микроскопами с большим фокусным расстоянием (более 20 мм) и может применяться для очистки любых нанокалориметрических сенсоров.
Из уровня техники известны устройства, описанные в патентах US 5151084 «Ультразвуковая игла с рукояткой и дефлектором" и RU 235781 «Способ очистки с использованием ультразвуковой энергии различной частоты». Также известен патент CN 103692648 А «Устройство для ультразвуковой сварки микро-нано размерных объектов", в котором описано наиболее близкое решение к заявляемому устройству.
В патенте RU 235781 (Способ очистки с использованием ультразвуковой энергии различной частоты) описывается ультразвуковая очистка предметов от различных загрязнений в жидких моющих средствах, в частности, сложного профиля и с глубокими сквозными каналами и может быть использовано в различных отраслях промышленности и сферах услуг. Способ включает погружение подлежащих очистке предметов в ванну с моющим раствором и воздействие на него ультразвуковых преобразователей, размещенных на прилегающей к ванне вибрационной диафрагме и разбитых на несколько групп, излучающих ультразвуковую энергию в диапазоне частот. Места излучения выбраны на определенном расстоянии одно от другого, обеспечивающем направление в ванну потока ультразвуковых колебаний с разными длинами волн от всех ультразвуковых преобразователей и отсутствием неблагоприятной границы раздела. Использование такого устройства не способно избежать возможного повреждения частей чипов нанокалориметра за счет ультразвука, кроме того, моющая жидкость воздействует на все поле чипа, что в определенных условиях может привести к необратимым повреждениям.
В патенте US 5151084 «Ультразвуковая игла с рукояткой и дефлектором" описано устройство, которое может быть использовано в медицинских целях. Достоинством данного устройства является его использование совместно с подачей дополнительных соединений, необходимых для определенных целей. Недостатком является достаточно большая площадь ультразвукового потока, которая создается иглой.
Из уровня техники известно изобретение «Устройство для ультразвуковой сварки микро-нано размерных объектов", (патент CN 103692648), выбранное в качестве прототипа. Устройство для ультразвуковой сварки содержит ультразвуковой генератор, регулятор мощности, модуль ультразвукового обнаружения в режиме онлайн, модуль обработки сигналов, ультразвуковой преобразователь, головку ультразвукового инструмента, узел управления движением, узел вспомогательных датчиков, выравнивающую подложку и систему управления, которая соединена с ультразвуковым преобразователем через регулятор мощности и ультразвуковой датчик. Прототип может быть использован для ультразвуковых работ на микроразмерных объектах.
Однако прототип имеет ряд недостатков, один из которых - невозможность подачи в рабочую область установки вспомогательных соединений, например, растворителей, использование которых существенно ускоряет процессы очистки. Кроме того, прибор работает с использование режима нагрева, что требует дополнительных мер защиты для оператора.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью является разработка устройства, способного очищать сверхмалую массу вещества (несколько нано- или пикограммов) с поверхности тонкой мембраны из нитрида кремния, не разрушая саму мембрану и прилегающие элементы микроэлектроники. В настоящее время нанокалориметрические сенсоры в большинстве случаев являются одноразовыми, исключение составляют сенсоры, на которые было нанесено вещество с отсутствующей адгезией к мембране из нитрида кремния. Метод нанокалориметрии в основном применяется для исследования свойств полимеров, большая часть которых имеет высокую адгезию к активной области сенсора, из-за чего образец после проведения эксперимента не удается удалить, а, следовательно, повторное использование сенсора для исследования свойств другого вещества становится невозможным. Попытка отмыть сенсор с использованием стандартных методов, таких как очистка, в УЗ ванне, приводит к повреждению чувствительных элементов датчика и выходу его из строя.
Техническим результатом является улучшение ультразвуковой очистки путем создания устройства с направленным действием для очистки непосредственно активной области нанокалориметрического сенсора колебаниями малой амплитуды, с непрерывной подачей растворяющей жидкости.
Технический результат достигается тем, что заявляемое устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров, включает микроманипулятор (6), систему подачи растворителя (12), состоящую из насоса и капилляра, источник ультразвуковых колебаний (2), излучатель УЗ колебаний (5), соединенный с щупом (13), на конце которого располагается зонд (15), коннектор для подключения нанокалориметрического сенсора (14) к контроллеру (4), который состоит из электронной платы (3) с пружинными контактами и разъема d-sub.
Излучатель УЗ колебаний выполнен в виде цилиндрического магнитострикционного или пьезокерамического излучателя (11) со встроенным щупом (13), на конце которого жестко закреплена тонкая проволока длинной около 1 мм, выполняющая роль чистящего зонда (15) (жесткость крепления может обеспечиваться сваркой, а толщина проволоки определяется размерами активной области сенсора). Источник УЗ колебаний (2) должен обеспечивать стабильный сигнал с малой амплитудой для исключения возможности повреждения чувствительных элементов нанокалориметрического сенсора.
Система подачи растворителя выполнена в виде тонкого изогнутого капилляра (10), один конец которого находится в непосредственной близости к зонду (15) УЗ щупа (13), а через другой конец производится подача жидкости. Поток растворителя может задаваться как вручную, например, с помощью шприца, так и автоматически, с помощью прецизионного линейного актуатора или перистальтического насоса.
В частности, электронная плата (3) с пружинными контактами представляет собой пластину, изготовленную из двустороннего фольгированного стеклотекстолита с пружинными контактами и проводящими дорожками.
Возможный вариант использования устройства: нанокалориметрический сенсор может подключаться к контроллеру (4) нанокалориметра с помощью коннектора, который представляет собой электронную плату (3) с пружинными контактами, соединенную проводами с разъемом d-sub (7). Микроскоп (1) располагается над сенсором (14) и сфокусирован на активную область датчика, где производится очистка от остатков образца (19). Область очистки представляет собой поверхность мембраны из нитрида кремния (18), зафиксированную на кремниевой подложке (17), которая приклеена к керамическому основанию сенсора (16).
Заявляемое устройство имеет ряд преимуществ перед прототипом, из которых наиболее важным является возможность использования данного способа очистки чипов с одновременной обработкой растворителем. Это особенно актуально в связи с использованием небольших энергий ультразвука, которым обрабатывается поверхность. Применение только ультразвука может быть недостаточно для полноценной очистки рабочей области нанокалориметрического чипа. В тоже время, использование растворителя в комбинации с ультразвуком небольшой энергии способно сделать очистку качественной, без разрушения рабочего поля сенсора. Кроме того, прототип имеет статическую систему подачи ультразвукового потока перпендикулярно образцу, движение которой осуществляется через систему управления. В устройстве настоящего патента осуществлена возможность ручного управления оборудованием.
Заявляемое устройство является универсальным, его конструкция позволяет использовать прибор не только для очистки нанокалориметрических сенсоров, но и для чистки любых чувствительных к разрушению поверхностей, где требуется высокое качество очистки без повреждения прилегающих элементов.
Полезная модель поясняется чертежами:
На фиг. 1 представлен общий вид устройства со всеми элементами.
На фиг. 2 изображен общий вид УЗ головки с системой подачи растворителя и столик с размещенным нанокалориметрическим сенсором и электронной платой.
На фиг. 3 схематически представлена процедура очистки сенсора.
На фиг. 4 представлен вид нанокалориметрического сенсора с образцом в разрезе.
Позициями на чертежах обозначены: 1 - микроскоп, 2 - источник УЗ колебаний, 3 -электронная плата с пружинными контактами, 4 - контроллер нанокалориметра, 5 - модуль УЗ очистки, 6 - микроманипулятор, 7 - разъем d-sub, 8 - столик с подогревом, 9 - провод подключения УЗ излучателя к источнику колебаний, 10 - капилляр для подвода растворителя, 11 - УЗ излучатель, 12 - насос для подачи растворителя, 13 - щуп УЗ головки, 14 - нанокалориметрический сенсор, 15 - зонд для УЗ очистки, 16 - керамическое основание нанокалориметрического сенсора, 17 - кремниевая подложка, 18 - мембрана из нитрида кремния, 19 - образец.
Ниже представлено более подробное описание заявляемого устройства, не ограничивающее сущность, представленную в независимом пункте формулы, а лишь демонстрирующее возможность реализации назначения с достижением заявленного технического результата.
Нанокалориметрический сенсор (14) располагается на столике (8), после чего требуется подключить сенсор к контроллеру нанокалориметра (4) с помощью коннектора, для этого электронную плату с пружинными контактами (3) нужно расположить поверх сенсора и прижать к датчику, разъем d-sub (7) подключается к контроллеру (4). Далее производится настройка микроскопа (1), требуется сфокусироваться на очищаемой поверхности (18). После этого, с помощью четырехкоординатного микроманипулятора (6) производится подвод зонда (15) к образцу (19), который необходимо удалить с поверхности мембраны (18). Данные манипуляции контролируются визуально через микроскоп (1). Затем, при помощи провода (9) через источник УЗ колебаний (2) подается сигнал на излучатель (11), который передает колебания на щуп (13) и далее на зонд (15). После этого на конце капилляра (10) с помощью насоса (12) формируется капля растворителя, размер которой поддерживается постоянным за счет обеспечения постоянного потока. Далее производится нагрев очищаемой поверхности. Нагрев можно осуществить с использованием столика (8) или, если зона очистки располагается непосредственно на активной области сенсора, при помощи нагревателей, встроенных в сенсор, подавая на них сигнал через контроллер нанокалориметра (4). Растворитель из капилляра приводится в контакт с образцом (19) и с зондом (15), который также находится в контакте с образцом, после чего производятся поступательные перемещения модуля очистки (5) при помощи микроманипулятора (6) до полной очистки поверхности (18) от остатков образца (19). Процесс очистки контролируется визуально через микроскоп (1).
Claims (5)
1. Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров, включающее микроманипулятор, систему подачи растворителя, состоящую из насоса и капилляра, источник ультразвуковых колебаний, излучатель УЗ колебаний, соединенный с щупом, на конце которого располагается зонд, коннектор для подключения нанокалориметрического сенсора к контроллеру, который состоит из электронной платы с пружинными контактами и разъема d-sub.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электронная плата с пружинными контактами представляет собой пластину, изготовленную из двустороннего фольгированного стеклотекстолита с пружинными контактами и проводящими дорожками.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что излучатель УЗ колебаний выполнен в виде цилиндрического магнитострикционного или пьезокерамического излучателя.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что насос обеспечивает постоянный поток растворителя.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что капилляр выполнен изогнутым и его конец располагается в непосредственной близости к зонду.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146732U RU191310U1 (ru) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146732U RU191310U1 (ru) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU191310U1 true RU191310U1 (ru) | 2019-08-01 |
Family
ID=67586220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146732U RU191310U1 (ru) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU191310U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4401131A (en) * | 1981-05-15 | 1983-08-30 | Gca Corporation | Apparatus for cleaning semiconductor wafers |
RU2173587C2 (ru) * | 1998-03-03 | 2001-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" | Устройство для мегазвуковой очистки полупроводниковых пластин |
US20020011256A1 (en) * | 1996-09-30 | 2002-01-31 | Bran Mario E. | Wafer cleaning method |
JP2004045407A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Robert Bosch Gmbh | ガス流が周囲を流れる測定素子を浄化するための方法 |
RU2357810C2 (ru) * | 2007-05-17 | 2009-06-10 | ОАО "Особое конструкторско-технологическое бюро Кристалл" | Способ очистки с использованием ультразвуковой энергии различной частоты |
-
2018
- 2018-12-26 RU RU2018146732U patent/RU191310U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4401131A (en) * | 1981-05-15 | 1983-08-30 | Gca Corporation | Apparatus for cleaning semiconductor wafers |
US20020011256A1 (en) * | 1996-09-30 | 2002-01-31 | Bran Mario E. | Wafer cleaning method |
RU2173587C2 (ru) * | 1998-03-03 | 2001-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" | Устройство для мегазвуковой очистки полупроводниковых пластин |
JP2004045407A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Robert Bosch Gmbh | ガス流が周囲を流れる測定素子を浄化するための方法 |
RU2357810C2 (ru) * | 2007-05-17 | 2009-06-10 | ОАО "Особое конструкторско-технологическое бюро Кристалл" | Способ очистки с использованием ультразвуковой энергии различной частоты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI393595B (zh) | 具有頻率掃描的厚度模式轉換器之超高頻音波處理設備 | |
JP7180748B2 (ja) | 気泡発生装置 | |
JP2005103294A (ja) | 集束を行なう超微細加工超音波トランスデューサ・アレイ及び関連する製造方法 | |
JP7359304B2 (ja) | 気泡発生装置、および気泡発生システム | |
KR20120101071A (ko) | 정합된 트랜스듀서들 및 마운팅 플레이트를 구비한 메가소닉 다중주파수 장치 | |
US20210325280A1 (en) | Ultrasound system for shearing cellular material | |
TW201927425A (zh) | 超音波振動子以及使用超音波振動子的超音波洗淨裝置 | |
RU191310U1 (ru) | Устройство для ультразвуковой очистки нанокалориметрических сенсоров | |
JP7180749B2 (ja) | 気泡発生装置 | |
WO2015142285A1 (en) | Thrombolysis device and method of operating a thrombolysis device | |
JP2009173415A (ja) | 微小部品の整列装置および整列方法 | |
US20170151446A1 (en) | Method and apparatus for effecting alternating ultrasonic transmissions without cavitation | |
KR200427508Y1 (ko) | 멀티채널 입수형 초음파 세척 장치 | |
Fuchs et al. | Ultrasonic cleaning | |
JP3938129B2 (ja) | 超音波洗浄装置 | |
US7669478B2 (en) | Ultrasonic driving device with multi-frequency scanning | |
KR100424351B1 (ko) | 초음파 세정장치 | |
Matsuura et al. | Performance of five ultrasonic transducers modified for efficient atomization | |
KR102065067B1 (ko) | 다중 주파수 동시 구동형 멀티진동자 기반 초음파세척장치 | |
Okada et al. | Developing of tough hydrophone for high intensity acoustic field at low frequency | |
KR200272091Y1 (ko) | 초음파 세정장치 | |
KR100986586B1 (ko) | 초음파 진동자 | |
Cleve et al. | Experimental investigation of microstreaming induced by free nonspherically oscillating microbubbles | |
Kanda et al. | Droplets generation using micropore plate driven by Langevin type transducer | |
RU2173587C2 (ru) | Устройство для мегазвуковой очистки полупроводниковых пластин |