文献综述(或调研报告):
一、调研概览
本次的毕设题目为:《硅基微/纳米梁静电驱动与谐振频率检测电路研究》,在这个题目下,需要事先做文献调研的:其一是硅基相关的微机电系统、纳机电系统,课题的基础是此,这部分的调研为研究的基础;其二是调研课题的根本目的,设计驱动电路和检测电路的根本目的是为了完成对水体中重金属离子的含量的测试,同时,这也是此题目提出的背景依据;其三是具体实现水体中重金属离子的含量的测试的方法和途径,具体到此题目为通过驱动电路激励纳米梁振动,在未吸附和吸附状态下,梁的谐振频率点不同,通过检测电路测出谐振点所对应的频率,从而可以推算出吸附质量进而得知水体中重金属离子的浓度。
由上,本次文献综述分可以分为四个部分,一为该课题背景相关调研的文献综述;二为微机电系统、纳机电系统的相关文献综述;三为驱动电路相关的文献综述;四为检测电路相关的文献综述。
二、课题背景相关调研的调研报告
自人类工业化生产以来,由工业产生的废水、废弃、废渣等被源源不断的排入自然环境中。这些工业废弃物中含有诸如:汞离子、镉离子等重金属离子,它们进入水体之后,如果进入量超过了自然环境的自我进化能力,会使得水体质量遭到严重破坏,水体污染问题加重[1]。以汞污染为例,如果人长时间饮用或者食用生活于被污染水体中生长的鱼类、虾类,或者长期食用由被污染水体所灌溉的稻谷、小麦等农作物的话,人体就无法通过自身的代谢排出这些累积的汞,将直接导致肝脏损伤、甲状腺疾病,引起神经系统紊乱,慢性中毒甚至引发恶性肿瘤的形成[2]。
所以对水体中重金属离子含量的检测就显得格外重要。而除光谱分析法,电化学分析法[3],生物分析法之外,采用以硅基为基础的微机电/纳机电系统进行检测,可以更加便捷,快速,准确。这也是本次课题所采用的方法。
三、纳机电系统的相关调研报告
本次课题所采用的为纳米机电系统,通过[4]可知:NEMS(纳机电系统, Nano-Electromechanical System, NEMS)谐振器通常满足至少在一个维度上的特称尺寸(L)小于 100 nm;同时NEMS谐振器具有极小的有效质量(表征谐振器实际参与振动部分结构的质量),通常为fg量级。同时因为谐振频率与谐振器有效质量之间满足(此处以双端固支梁为例):
其中k为与材料有关的常数。由于具有极小的meff,NEMS谐振器具有极高的谐振频率。除此之外,NEMS器件还具有很高的品质因数Q值(通常NEMS谐振器具有高的Q值为104~5)和目前可达10-17W量级的特征功耗水平(Pmin)。
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