Kiểm tra lớp nhạy của cảm biến sóng âm bề mặt (saw) có cấu trúc đa lớp bằng phương pháp dòng xoáy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN ĐƯA KIỂM TRA LỚP NHẠY CỦA CẢM BIẾN SÓNG ÂM BỀ MẶT (SAW) CÓ CẤU TRÚC ĐA LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỊNG XỐY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Hà Nội – Năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN ĐƯA KIỂM TRA LỚP NHẠY CỦA CẢM BIẾN SÓNG ÂM BỀ MẶT (SAW) CÓ CẤU TRÚC ĐA LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỊNG XỐY Chun ngành: Đo lường hệ thống điều khiển LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Cung Thành Long Hà Nội – Năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: “Kiểm tra lớp nhạy cảm biến sóng âm bề mặt (SAW) có cấu trúc đa lớp phương pháp dịng xốy” tơi tự thực hướng dẫn TS Cung Thành Long Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Văn Đưa i LỜI CẢM ƠN Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới TS.Cung Thành Long, người thầy đáng kính hướng dẫn tơi tận tình suốt thời gian tơi làm luận văn Thầy truyền đạt lại cho kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu giúp đỡ nhiều để tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy/cô Viện Điện nói chung thầy mơn Kỹ thuật đo Tin học Cơng nghiệp nói riêng, giúp đỡ giảng dạy suốt thời gian theo học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Đó hành trang kiến thức quý báu giúp tơi nhiều q trình học tập, nghiên cứu làm việc sau Luận văn khơng hồn thành khơng có giúp đỡ, động viên quý báu từ PGS.TS Hoàng Sĩ Hồng, Ths Nguyễn Thị Huế thành viên MANDEVICES LAB, người tạo điều kiện nghiên cứu giúp đỡ, động viên tơi q trình nghiên cứu trường Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình_những người ln bên tơi, tạo điều kiện thuận lợi để theo đuổi ước mơ nghiên cứu ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP DỊNG XỐY, CẢM BIẾN SĨNG ÂM BỀ MẶT VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU I.1 Giới thiệu phương pháp đo kiểm tra không phá hủy sử dụng dịng điện xốy Nguyên lý hoạt động Ưu nhược điểm phương pháp dịng xốy Các loại cảm biến dịng xốy .5 Đường cong tổng trở chuẩn hóa Mô hình tương tác cảm biến dịng xốy vật liệu kiểm tra đơn khối [1] [3] Độ sâu xuyên thấu 11 Lift – off 13 I.2 Giới thiệu thiết bị SAW 13 Cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị SAW 14 Phân loại thiết bị SAW .16 I.3 Định hướng nghiên cứu luận văn 21 CHƯƠNG II MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC ĐIỆN TỪ TRƯỜNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS 24 II.1 Tổng quan phần mềm ANSYS .24 Phương pháp phần tử hữu hạn 27 iii Phương pháp phần tử hữu hạn toán điện từ trường 29 II.2 Các bước thực toán ANSYS 30 Tiền xử lý 31 Giải toán 35 Hậu xử lý 38 II.3 Khảo sát tương tác trường điện từ cảm biến EC với cấu trúc đơn khối sử dụng phần mềm ANSYS 39 Mục đích, u cầu tốn mơ 39 Q trình mơ 40 Kết mô 44 CHƯƠNG III TƯƠNG TÁC GIỮA CẢM BIẾN DỊNG XỐY VÀ CẤU TRÚC SAW ĐA LỚP .49 III.1 Mục đích, u cầu tốn mô 49 Mục đích 49 Thông số mô .50 III.2 Khảo sát tương tác cảm biến EC cảm biến SAW đa lớp (vật liệu nhạy/AlN/Si) thay đổi chiều dày lớp vật liệu nhạy 53 Trường hợp cảm biến SAW có lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất thấp Pd 53 Trường hợp cảm biến SAW có lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất cao ZnO 56 Ảnh hưởng chiều dày lớp đế áp điện AlN đế Si đến ∆𝑹𝒏 57 III.3 Khảo sát tương tác cảm biến EC với cấu trúc SAW đa lớp có đế áp điện dạng khối Quazt 60 Trường hợp lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất cao ZnO .60 Trường hợp lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất thấp Pd .61 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT/ KÍ HIỆU NGHĨA TIẾNG ANH NGHĨA TIẾNG VIỆT SAW Surface Acoustic Wave Sóng âm bề mặt EC Eddy Current Dịng điện xoáy Phương pháp phần tử hữu hạn PPPTHH FEM Finite element method XPS X-ray Phương pháp phần tử hữu hạn Photoelectron Phổ kế quang điện tử tia X Spectroscopy AFM Atomic Force Microscope SEM Scanning Kính hiển vi nguyên tử lực Electron Kính hiển vi điện tử quét Microscope v DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình I-1: Ngun lý hoạt động cảm biến dịng xốy [2] Hình I-2: Nguyên lý đầu dị cảm biến có chức kép [1] Hình I-3: Đầu dị có cuộn dây thu, phát tách biệt [1] Hình I-4: Đồ thị đường cong tổng trở chuẩn hóa Hình I-5: Mơ hình chuyển đổi thể tương tác cuộn dây vật cần kiểm tra [3] Hình I-6: Tấm vật liệu kích thích sóng điện từ trường phẳng [3] Hình I-7: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi k chiều dày vật liệu 1mm, 𝜎=17MS/m, L2=1nH 11 Hình I-8: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp vật liệu k=1, 𝜎=17MS/m, L2=1nH 11 Hình I-9: Hình ảnh minh họa hiệu ứng xuyên thấu 12 Hình I-10: Cấu tạo thiết bị SAW 14 Hình I-11: Điện trường xoay chiều ngón tay 15 Hình I-12: Dao động sinh IDT 15 Hình I-13: Sự biến dạng bề mặt áp điện tác dụng điện trường 15 Hình I-14: Cấu trúc lọc SAW 17 Hình I-15: Cấu trúc cảm biến SAW có đế áp điện dạng màng mỏng 17 Hình I-16: Cấu tạo cảm biến SAW khí 18 Hình I-17: Cấu trúc cảm biến SAW đo từ trường 20 Hình II-1: Các bước thực tốn mơ sử dụng phần mềm ANSYS 30 Hình II-2: a) chia lưới tự do; b) chia lưới có quy tắc 34 Hình II-3: Cấu trúc mơ 39 Hình II-4: Mơ hình mơ tương tác điện từ trường cảm biến dịng xốy với cấu trúc đơn khối 41 Hình II-5: Mơ hình xây dựng phần mềm ANSYS 41 Hình II-6: Kết chia lưới 2D 42 Hình II-7: Vector từ trường B trích xuất từ phần mềm ANSYS tần số mơ 7700Hz, lift – off vật liệu Pd 43 Hình II-8: Lưu đồ thuật tốn chương trình thực MATLAB 44 vi Hình II-9: Đồ thị đường cong chuẩn hóa trường hợp giữ lift-off=0, thay đổi chiều dày vật liệu Pd 400µm, 500µm, 600µm 45 Hình II-10: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi khoảng cảm biến EC vật liệu trường hợp vật liệu làm từ Pd, có chiều dày 600µm 46 Hình II-11: Đồ thị đường cong tổng trở chuẩn hóa vật liệu AlN, Si, ZnO Pd trường hợp lift – off chiều dày vật liệu 600µm 47 Hình II-12: Đường cong tổng trở chuẩn hóa vật liệu AlN (hình a) vật liệu Si (hình b) trường hợp lift – off chiều dày vật liệu 600µm 47 Hình III-1: Mơ hình 3D mơ tương tác cảm biến EC với cấu trúc cảm biến SAW đa lớp có đế áp điện dạng màng mỏng 50 Hình III-2: Mơ hình 3D mơ tương tác cảm biến EC với cấu trúc cảm biến SAW có đế áp điện khối 52 Hình III-3: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạyPd khoảng tần số từ đến 4GHz 53 Hình III-4: Đặc tuyến ΔR chiều dày lớp vật liệu nhạy Pd: a) tần số 30kHz, 300kHz, 3MHz; b) tần số 50MHz, 300MHz, 3GHz 55 Hình III-5: Đặc tuyến ΔR tần số kích thích thay đổi chiều dày lớp vật liệu Pd 55 Hình III-6: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạy ZnO từ 100nm đến 500nm (bước nhảy 100nm) khoảng tần số từ đến 4GHz 56 Hình III-7: Đặc tuyến ΔR chiều dày lớp vật liệu nhạy ZnO: a) tần số 30kHz, 300kHz, 3MHz; b) tần số 30MHz, 300MHz, 3GHz 57 Hình III-8: Đặc tuyến ΔR tần số kích thích thay đổi chiều dày lớp vật liệu với vật liệu nhạy Pd 57 Hình III-9: Đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích thay đổi thông số chiều dày vật liệu 58 Hình III-10: Đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích thay đổi thông số chiều dày vật liệu 59 Hình III-11: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạy ZnO với cấu trúc SAW có đế áp điện khối từ 100nm đến 500nm (bước nhảy 100nm) khoảng tần số từ đến 4GHz 60 vii Hình III-12: Đặc tuyến ΔR chiều dày lớp vật liệu nhạy: a) tần số 30kHz, 300kHz, 3MHz; b) tần số 50MHz, 300MHz, 3GHz 60 Hình III-13: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạy Pd (với cấu trúc SAW có đế áp điện khối) từ 100nm đến 500nm (bước nhảy 100nm) khoảng tần số từ đến 4GHz 61 viii đầu Khi chiều dày lớp vật liệu nhạy giảm khoảng tần số mà ∆𝑅𝑛 tăng tuyến tính tăng lên (a) (b) Hình III-4: Đặc tuyến ΔR chiều dày lớp vật liệu nhạy Pd: a) tần số 30kHz, 300kHz, 3MHz; b) tần số 50MHz, 300MHz, 3GHz Hình III-5: Đặc tuyến ΔR tần số kích thích thay đổi chiều dày lớp vật liệu Pd 55 Trường hợp cảm biến SAW có lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất cao ZnO Ở phần trước, lớp vật liệu nhạy có điện trở suất thấp cụ thể Pd tiến hành khảo sát Trong phần này, tác giả tiến hành khảo sát với vật liệu nhạy có điện trở suất cao mà điển hình ZnO ZnO mơ có điện trở suất 10-1Ωm có chiều dày thay đổi từ 50nm đến 500nm với bước nhảy 50nm Kết mô ta thu đường cong tổng trở chuẩn hóa cảm biến EC chiều dày lớp nhạy 100nm, 200nm, 300nm, 400nm 500nm Hình III-6 Hình III-6: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạy ZnO từ 100nm đến 500nm (bước nhảy 100nm) khoảng tần số từ đến 4GHz Từ đồ thị tổng trở chuẩn hóa Hình III-7 ta thấy thay đổi chiều dày lớp vật liệu nhạy giá trị phần ảo tổng trở chuẩn hóa gần không thay đổi Giá trị phần thực tổng trở chuẩn hóa tăng tăng chiều dày vật liệu nhạy tăng tần số kích thích Tuy nhiên, giá trị Rn nhỏ (nhỏ 50µΩ) Tiến hành khảo sát thay đổi ∆𝑅𝑛 so với thay đổi chiều dày lớp vật liệu nhạy Kết cho thấy mối quan hệ tuyến tính chiều dày lớp vật liệu ∆𝑅𝑛 (Hình III-7:) 56 Hình III-7: Đặc tuyến ΔR chiều dày lớp vật liệu nhạy ZnO: a) tần số 30kHz, 300kHz, 3MHz; b) tần số 30MHz, 300MHz, 3GHz Hình III-8 thể đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích chiều dày lớp vật liệu nhạy 100nm, 200nm, 300nm, 400nm, 500nm Kết cho thấy giá trị ∆𝑅𝑛 tăng tuyến tính tần số kích thích nằm khoảng từ đến 4GHz Hình III-8: Đặc tuyến ΔR tần số kích thích thay đổi chiều dày lớp vật liệu với vật liệu nhạy Pd Ảnh hưởng chiều dày lớp đế áp điện AlN đế Si đến ∆𝑹𝒏 Ở mục III.2, ta thấy, thay đổi chiều dày lớp vật liệu nhạy giá trị ∆𝑅𝑛 thay đổi Tuy nhiên, ta khảo sát với trường hợp lớp đế bên giữ cố định Trong phần này, tác giả tiến hành thay đổi chiều dày lớp đế để khảo sát ảnh hưởng chiều dày tới thay đổi ∆𝑅𝑛 57 Các trường hợp tiến hành mô bao gồm: - Cố định lớp vật liệu nhạy Pd 100nm, Si 500µm, thay đổi lớp áp điện 1.4µm 6µm - Cố định lớp vật liệu nhạy ZnO 100nm, Si 500µm, thay đổi lớp áp điện 1.4µm 6µm - Cố định lớp vật liệu ZnO 100nm, lớp áp điện AlN 1µm, thay đổi lớp đế Si 505µm - Cố định lớp vật liệu Pd 100nm, lớp áp điện AlN 1µm, thay đổi lớp đế Si 505µm (a) Trường hợp cố định lớp vật liệu nhạy Pd 100nm, thay đổi chiều dày lớp áp điện lớp đế Hình III-9: Đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích thay đổi thông số chiều dày vật liệu Hình III-9 thể đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích ta tiến hành khảo sát trường hợp chiều dày lớp Pd:AlN:Si 100nm:1µm:500µm; 100nm:1.4µm:500µm; 100nm:6µm:500µm 100nm:1µm:505µm Qua đồ thị ta thấy, thay đổi chiều dày lớp đế áp điện lớp đế Silic giá trị ∆𝑅𝑛 khơng thay 58 đổi Điều giải thích mật độ dịng xốy tập trung chủ yếu lớp vật liệu nhạy có điện trở suất thấp Pd, lớp vật liệu lại lớp vật liệu có điện trở suất trung bình cao nên mật độ dịng điện xốy (b) Trường hợp cố định lớp vật liệu nhạy ZnO 100nm, thay đổi chiều dày lớp áp điện lớp đế Tiến hành mô thay đổi chiều dày lớp đế lớp áp điện với trường hợp ZnO ta thu đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích Hình III – Kết cho thấy, thay đổi chiều dày lớp đế lớp áp điện ∆𝑅𝑛 thay đổi Cụ thể chiều dày lớp đế Silic tăng giá trị ∆𝑅𝑛 tăng, tăng chiều dày lớp AlN ∆𝑅𝑛 giảm Điều lớp AlN có điện trở suất cao 1011Ωm nên coi lớp khơng khí ngăn vật liệu có điện trở suất trung bình Do tăng chiều dày lớp AlN tượng xảy tương tự với trường hợp tăng lift – off phần II.3 Còn tăng chiều dày lớp Si, tồn mật độ dịng xốy lớp nên dẫn đến giá trị ∆𝑅𝑛 tăng (a) (b) Hình III-10: Đặc tuyến ∆𝑅𝑛 tần số kích thích thay đổi thông số chiều dày vật liệu 59 III.3 Khảo sát tương tác cảm biến EC với cấu trúc SAW đa lớp có đế áp điện dạng khối Quazt Trường hợp lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất cao ZnO Đối với đế áp điện khối Quazt, kết mô cho thấy đường cong tổng trở chuẩn hóa đặc tuyến ∆𝑅𝑛 với chiều dày lớp vật liệu gần không đổi so với cấu trúc đế áp điện AlN/Si (Hình III-11, Hình III-12) Kết Quazt có điện trở suất cao (1017Ωm) nên mật độ dòng điện xoáy tập trung chủ yếu bề mặt lớp ZnO Hình III-11: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạy ZnO với cấu trúc SAW có đế áp điện khối từ 100nm đến 500nm (bước nhảy 100nm) khoảng tần số từ đến 4GHz Hình III-12: Đặc tuyến ΔR chiều dày lớp vật liệu nhạy: a) tần số 30kHz, 300kHz, 3MHz; b) tần số 50MHz, 300MHz, 3GHz 60 Từ kết mô với đế Quazt đế AlN/Si ta thấy, thực tế dịng điện xốy xuất bề mặt lớp nhạy, không xuất vật liệu áp điện Quazt AlN Đối với cấu trúc SAW có đế AlN/Si dịng điện xốy cịn xuất lớp đế Si, nhiên mật độ dịng phân bố Trường hợp lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất thấp Pd Tiến hành khảo sát với lớp nhạy Pd, ta nhận thấy đường cong tổng trở chuẩn hóa đầu (Hình III-13) tương tự trường hợp lớp đế áp điện cấu trúc màng mỏng AlN/Si Kết lần khẳng định giá trị mật độ dòng điện tập trung chủ yếu bề mặt lớp vật liệu nhạy Pd Vì điện trở suất vật liệu Quazt lớn (1017 Ωm) nên coi lớp khơng khí khơng xuất dịng điện xốy lớp vật liệu Hình III-13: Đường cong tổng trở chuẩn hóa thay đổi chiều dày lớp nhạy Pd (với cấu trúc SAW có đế áp điện khối) từ 100nm đến 500nm (bước nhảy 100nm) khoảng tần số từ đến 4GHz 61 Kết luận chương: Trong chương III, luận văn khảo sát tương tác điện từ trường cảm biến dịng xốy với số cấu trúc SAW đa lớp thu số kết quả: - Tồn mối quan hệ tuyến tính chiều dày lớp vật liệu nhạy với thay đổi điện trở chuẩn hóa đầu cảm biến ∆𝑅𝑛 dải tần số kích thích cho phép Như lớp vật liệu nhạy Pd quan hệ tuyến tính xảy thay đổi chiều dày lớp vật liệu nhạy từ đến 500nm dải tần số kích thích từ đến 50MHZ Cịn lớp vật liệu nhạy ZnO có chiều dày từ đến 500nm ln tồn quan hệ tuyến tính dải tần số kích thích mơ từ đến 4GHz - Trong trường hợp lớp vật liệu nhạy vật liệu có điện trở suất thấp Pd ảnh hưởng (tương tác) lớp đế áp điện nên thay đổi ∆𝑅𝑛 gần khơng có Cịn trường hợp lớp vật liệu nhạy có điện trở suất cao ZnO thay đổi kích thước lớp đế dẫn đến thay đổi ∆𝑅𝑛 giá trị thay đổi nhỏ 62 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết đạt được: Trong trình nghiên cứu hồn thiện luận văn, tơi đạt kết sau: - Kỹ thuật dòng xốy khơng giới nghiên cứu kỹ thuật dịng xốy Việt Nam cịn mẻ Hiện nay, chưa có nhiều nhóm nghiên cứu cơng trình cơng bố lĩnh vực Việt Nam, đặc biệt vấn đề sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn ANSYS để mô tương tác, đặc tính điện từ trường cảm biến dịng xốy Trong q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn, tác giả nắm vững lý thuyết kỹ thuật dịng xốy ứng dụng cụ thể đo kiểm tra chiều dày lớp vật liệu có cấu trúc lớp đa lớp Bên cạnh đó, tơi sử dụng tốt phần mềm ANSYS mơ trường điện từ cảm biến dịng xốy - Đối tượng nghiên cứu luận văn liên quan đến cảm biến sóng âm bề mặt (SAW), nên việc tiếp cận tổng hợp kiến thức liên quan giúp tơi có nhìn tổng quan cảm biến SAW Hiểu nguyên lý, cấu tạo, ứng dụng bước chế tạo cảm biến - Đã khảo sát tương tác điện từ trường cảm biến EC cấu trúc SAW có lớp đế áp điện lớp vật liệu nhạy khác Cụ thể, tiến hành khảo sát với lớp nhạy có điện trở suất cao (ZnO) điện trở suất thấp (Pd) đế áp điện dạng khối (Quazt) màng mỏng (AlN/Si) Kết nghiên cứu cho thấy có khả xây dựng phương pháp đo chiều dày lớp nhạy cảm biến SAW sử dụng kỹ thuật dịng xốy Đây kết quan trọng đề tài, mở hướng việc ứng dụng kỹ thuật dịng xốy để giám sát chất lượng cảm biến SAW trình sản xuất sử dụng Hướng phát triển Do hướng nghiên cứu tương tác trường điện từ cảm biến dòng xốy với cấu trúc SAW đa lớp cịn mẻ, cộng với thời gian nghiên cứu ngắn nên luận văn 63 đạt số kết trình bày Từ nghiên cứu kết đạt được, tác giả xin đề xuất số hướng nghiên cứu sau: - Hoàn thiện sở liệu mô phỏng: Luận văn trình bày kết mơ với cấu trúc SAW đa lớp (vật liệu nhạy Pd ZnO; đế áp điện khối Quazt dạng màng mỏng AlN), với loại cảm biến SAW khác có cấu trúc vật liệu khác (vật liệu nhạy khác nhau, đế áp điện khác nhau) Đặc biệt, luận văn chưa tiến hành khảo sát với cấu trúc SAW sử dụng vật liệu nhạy có độ từ thẩm cao Việc hoàn thiện sở liệu giúp cho kết nghiên cứu đầy đủ hoàn thiện - Khảo sát tìm tần số kích thích tối ưu: Trong q trình thực mơ phỏng, tác giả khảo sát thay đổi tổng trở đầu cảm biến dải tần số rộng từ 0Hz đến 4GHz Do đó, việc khảo sát để tìm tần số tối ưu cơng việc quan trọng Nó sở để thiết kế, ứng dụng kỹ thuật dịng xốy thực tế Việc lựa chọn tần số kích thích tối ưu (có thể tần số nhiều tần số) giúp cho việc thiết kế thiết bị đo dễ dàng - Nghiên cứu ảnh hưởng lift – off tìm phương pháp loại bỏ nó: Lift-off nguồn nhiễu khơng mong muốn kỹ thuật dịng xốy có ảnh hưởng lớn đến kết đo Trong luận văn, khảo sát trường hợp lí tưởng khoảng cách cảm biến dịng xốy cấu trúc SAW khơng Hiện có số cơng trình nghiên cứu để loại bỏ ảnh hưởng Lift – off đến phép đo sử dụng kỹ thuật dòng xốy Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng loại bỏ ảnh hưởng lift – off khảo sát tương tác EC với cấu trúc SAW đa lớp cần thiết - Nghiên cứu ảnh hưởng IDT ứng dụng kỹ thuật dịng xốy việc đo kiểm tra chiều dày IDT: IDT thành phần quan trọng cảm biến sóng âm bề mặt thường làm từ vật liệu có điện trở suất thấp nhơm, vàng có chiều dày mỏng cỡ vài chục đến vài trăm nanomet Trong luận văn, tiến hành khảo sát đo chiều dày lớp nhạy IDT chưa xét đến ảnh hưởng IDT Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng IDT nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật dòng xoáy việc đo kiểm tra chiều dày lớp IDT hướng 64 - Xây dựng hệ thiết bị đo thực nghiệm: Khó khăn việc xây dựng thiết bị đo thực nghiệm cảm biến dịng xốy sử dụng hệ thống có cấu trúc nhỏ Việt Nam chưa thể chế tạo Ngoài ra, việc đo xử lý giá trị điện trở thay đổi nhỏ rào cản việc xây dựng hệ thống thực nghiệm 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J García-Martín, „Non-Destructive Techniques Based on Eddy Current Testing,” Sensors 2011, nr 11, pp 2525-2565, 2011 [2] Kontroll Technik Eddy Current Inspection Solutions, [Online] Available: http://www.kontrolltechnik.com/methods/eddy-current-principle [Geopend 05 10 2016] [3] Y L Bihan, „Study on the transformer equivalent circuit of eddy current nondestructive evaluation,” NDT&E International, vol 36, pp 297-302, 2003 [4] Ashish Kumar Namdeo and Harshal B Nemade, „FEM Study on the Effect of Metallic Interdigital Transducers on Surface Acoustic Wave (SAW) Velocity in SAW Devices,” in The proceedings of the 2011 COMSOL Conference in Bangalore, Bangalore, 2011 [5] N H Phương, „Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế lọc SAW,” 2015 [6] N T Thành, „Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu mơ cấu trúc cảm biến sóng âm bề mặt đa lớp ứng dụng đo môi trường khí,” 2014 [7] Yongliang Tang, Zhijie Li, Jinyi Ma, Lu Wang, Jin Yang, Bo Du, Qingkai Yu, Xiaotao Zu, „Highly sensitive surface acoustic wave (SAW) humidity sensors based on sol–gel SiO2 films: Investigations on the sensing property and mechanism,” Sensors and Actuators B, vol 215, pp 283 - 291, 2015 [8] Yong-Liang Tang, Zhi-Jie Li, Jin-Yi M, Hai-Qiao Su, Yuan-Jun Guo, Lu Wang, Bo Du, Jia-Jun Chen, Weilie Zhou, Qing-Kai Yu, Xiao-Tao Zu, „Highly sensitive room-temperature surface acoustic wave (SAW) ammonia sensors based on Co3O4/SiO2 composite films,” Journal of Hazardous Materials, vol 280, pp 127-133, 2014 66 [9] V Bhasker Raj, A.T Nimal, Monika Tomar, M.U Sharma, Vinay Gupta, „Novel scheme to improve SnO2/SAW sensor performance for NO2 gas by detuning the sensor oscillator frequency,” Sensors and Actuators B, vol 220, pp 154-161, 2015 [10] V Bhasker Raj, Harpreet Singh, A.T Nimal, Monika Tomar, M.U Sharma, Vinay Gupta, „Effect of metal oxide sensing layers on the distinct detection of ammonia using Surface Acoustic Wave (SAW) sensors,” Sensors and Actuators B:Chemical, vol 187, pp 563-573, 2013 [11] V Blondeau-Patissier, M Vanotti, L Richard, S Ballandras, „Detection and monitoring of hydrogen using Palladium film on SAW,” 26th European Conference on Solid-State Transducers, EUROSENSOR 2012, vol 47, pp 578581, 2012 [12] Meddy Vanotti , Virginie Blondeau-Patissier, Virginie Moutarlier, Sylvain Ballandras, „Analysis of palladium and yttrium–palladium alloy layers used for hydrogen detection with SAW device,” Sensors and Actuators B: Chemical, vol 217, pp 30-35, 2015 [13] Mikihiro Goto, Hiromi Yatsuda,JunKondoh, „Optimization of gold film thickness for SH-SA W biosensor on quartz,” 2013 Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium, pp 2151-2154, 2013 [14] Weiying Cheng and Ichiro Komura, „Simulation of Transient Eddy-Current Measurement for the Characterization of Depth and Conductivity of a Conductive Plate,” IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol 44, nr 11, pp 3281-3284, 2008 [15] Heri Iswahjudi and Hans H Gatzen, „Fem simulation for design and evaluation of an eddy current microsensor,” in Proceedings 14th European Simulation Symposium, 2002 67 [16] Dejun Zhang, Yating Yu, Chao Lai & Guiyun Tian, „Thickness measurement of multi-layer conductive coatings using multifrequency eddy current techniques,” Nondestructive testing and evaluation, 2015 [17] Zilian Qu, Qian Zhao, Yonggang Meng, „Improvement of sensitivity of eddy current sensors for nano-scale thickness measurement of Cu films,” NDT&E International , vol 61, pp 53-57, 2014 [18] Thanh Long Cung, Pierre Yves Joubert, Eric Vourch, „Eddy current evaluation of air-gaps in aeronautical multilayered assemblies using a multi-frequency behavioral model,” Measurement, vol 44, pp 1108-1116, 2011 [19] Pingjie Huang, Guangxin Zhang, Zhaotong Wu, Jinhui Cai, Zekui Zhou, „Inspection of defects in conductive multi-layered structures by an eddy current scanning technique: Simulation and experiments,” NDT&E International , vol 39, pp 578-584, 2006 [20] „Thông tin CAD CAM CNC,” Công ty đầu tư phát triển công nghiệp phụ trợ Trần Yến, [Online] Available: http://www.daotaocadcam.info/cac-modulchinh-cua-phan-mem-ansys/ [Geopend 10 10 2016] [21] Yo-Sep Min, Cheng Jin An, Seong Keun Kim, Jaewon Song, and Cheol Seong Hwang, „Growth and Characterization of Conducting ZnO Thin Films by Atomic Layer Deposition,” Bull Korean Chem, vol 31, nr 9, pp 2503-2508, 2010 [22] A K S a P B Neelam Kumari, „Study of Properties of AlN Thin Films Deposited by Reactive Magnetron Sputtering,” International Journal of Thin Films Science and Technology , vol 3, pp 43-49, 2014 [23] „eddy Current Testing at Level 2: Manual for the syllabi Contained in iaeaTeCDoC-628.rev "Training guidelines for non Destructive Testing Techniques” 68 [24] V V Huy, „Đồ án tốt nghiệp,” 2012 [25] M L Chin, „A Fabrication Study of a Surface Acoustic Wave Device for Magnetic Field Detection,” 2006 [26] Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Trọng Giảng, ANSYS mô số công nghiệp phần tử hữu hạn, Hà Nội: Tô Đăng Hải, 2003 [27] Onur Tigli, Mona E Zaghloul , „Surface Acoustic Wave (SAW) Biosensors” [28] Wuliang Yin, A J Peyton, and Stephen J Dickinson, „Simultaneous Measurement of Distance and Thickness of a Thin Metal Plate With an Electromagnetic Sensor Using a Simplified Model,” IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT, vol 35, nr 4, pp 13351338, 2004 [29] Susanne HILLMANN, Marcus KLEIN, and Henning HEUER, „In-Line Thin Film Characterization Using Eddy Current Techniques,” 2010 69 ... HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN ĐƯA KIỂM TRA LỚP NHẠY CỦA CẢM BIẾN SÓNG ÂM BỀ MẶT (SAW) CÓ CẤU TRÚC ĐA LỚP BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỊNG XỐY Chun ngành: Đo lường hệ thống điều khiển... Năm 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: ? ?Kiểm tra lớp nhạy cảm biến sóng âm bề mặt (SAW) có cấu trúc đa lớp phương pháp dịng xốy” tơi tự thực hướng dẫn TS Cung Thành Long Các... - Có khả sản xuất số lượng lớn (b) Cảm biến SAW Cảm biến SAW phân thành nhiều loại như: Cảm biến hóa học, cảm biến sinh học, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến lực, cảm biến momen- xoắn, cảm biến