MOEMS电磁式集成扫描光栅微镜的设计与实验研究

发布时间：2017-11-23 04:24

  本文关键词：MOEMS电磁式集成扫描光栅微镜的设计与实验研究

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【摘要】：近红外光谱仪是一种非接触、无需样品前处理,可定性、定量检测物质组分与含量的重要检测装备。论文针对高性能、低成本微型近红外光谱仪的迫切需求,开展具有分光、扫描与角度传感功能的MOEMS集成扫描光栅微镜设计与实验研究,具有重要的科学意义与应用需求。论文针对MOEMS扫描光栅微镜的光栅衍射效率、微镜扫描精度控制与光谱准确采集等关键技术问题,提出了一种将闪耀光栅、扫描微镜与角传感器一体化三维集成的MOEMS扫描光栅微镜新结构;研究了闪耀光栅、MOEMS扫描微镜驱动和角传感器的相关理论;分析了影响闪耀光栅分辨能力与衍射效率等性能的主要因素,利用光栅仿真软件完成了闪耀光栅主要性能参数的优化设计;研究了MOEMS扫描微镜机械特性和角传感器输出性能,基于有限元分析软件,进行了MOEMS扫描微镜结构参数优化与稳定性、可靠性分析;完成了MOEMS扫描光栅微镜的微加工工艺流程、掩膜版图与封装设计,研制出了MOEMS扫描光栅微镜原理样机,并进行了样机芯片主要结构参数的测试与分析,测试结果与设计指标基本一致。论文主要研究工作:(1)研究分析了MOEMS扫描光栅微镜的国内外研究现状以及存在的关键技术问题,确定了论文的研究目标与内容;(2)提出了将闪耀光栅、扫描微镜、角传感器一体化三维集成的MOEMS扫描光栅微镜新结构;研究了闪耀光栅的光学特性和电磁式扫描微镜、角传感器的工作原理;建立了MOEMS扫描微镜扭转动力学模型以及角传感理论模型,分析了影响扫描微镜和角传感器机电性能的主要因素;(3)基于MOEMS扫描光栅微镜的相关理论模型,完成了闪耀光栅光学特性、电磁式扫描微镜、角传感器结构参数的仿真与优化;研究了永磁体磁场分布情况;确定了MOEMS扫描光栅微镜的结构参数;(4)研究了MOEMS扫描光栅微镜的关键加工技术,完成了微加工工艺流程、光刻掩膜版与器件封装设计,研制出了MOEMS扫描光栅微镜原理样机,并完成了样机芯片主要结构参数的测试分析,测试结果与设计值基本一致。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.1

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本文编号：1217215