外文翻譯-國(guó)防上的穆?tīng)柗梢粋€(gè)基于矽微型懸臂的智能傳感器平臺(tái)（中文）

1、<p><b>　　中文12450字</b></p><p>　　國(guó)防上的穆?tīng)柗桑阂粋€(gè)基于矽微型懸臂的智能傳感器平臺(tái)</p><p>　　摘要——急需為發(fā)展存在廉宜的,高度地選擇的,和極端地敏感的傳感器幫助打擊恐怖主義。如果這樣的傳感器可以被制造成極其小的規(guī)模，他們可能在實(shí)際上任何形勢(shì)里被部署。恐怖分子有多種潛在代理和交付，這樣意味著從中選擇化學(xué)，生物學(xué)，

2、傳播學(xué)，或者爆炸攻擊。檢測(cè)恐怖分子武器已經(jīng)成為一項(xiàng)復(fù)雜和昂貴的工作，因?yàn)槟壳靶枰姸鄠鞲衅髌脚_(tái)去發(fā)現(xiàn)不同類型的威脅。能集中生產(chǎn)和有效部署出一種能查出一系列威脅的單一傳感器是贏得這場(chǎng)反恐怖主義戰(zhàn)爭(zhēng)的根本?；诠璧奈⑿碗娮討冶蹅鞲衅鞔砹艘环N能與恐怖主義作斗爭(zhēng)的理想的傳感器平臺(tái)，因?yàn)檫@些微型傳感器是廉價(jià)的并且可以被部署在任何地方。最近，這種高靈敏性的微型懸臂傳感器已經(jīng)被用在各種各樣的威脅的偵查中。因此， 這種要求為單一微型傳感器平臺(tái)的需求已

3、經(jīng)被認(rèn)識(shí)，并且實(shí)現(xiàn)這種綜合、廣泛、可部署的微型傳感器是幾乎可能的。</p><p>　　關(guān)鍵詞——化學(xué)，生物學(xué)，傳播學(xué)，爆炸察覺(jué)，國(guó)防，微型懸臂，微型電子，懸臂傳感器，恐怖主義。</p><p><b>　　I介紹</b></p><p>　　恐怖分子有超過(guò)法律的巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，正因?yàn)檫@樣，很多次，發(fā)現(xiàn)恐怖分子威脅比部署恐怖分子威脅更昂貴。例如

4、，一個(gè)天然爆炸設(shè)備能在飛行過(guò)程中破壞一架飛機(jī)。換句話說(shuō)，在飛機(jī)場(chǎng)部署的當(dāng)今的爆炸察覺(jué)技術(shù)是昂貴的并且需要操作者的時(shí)刻注意。那些象征性的價(jià)錢和努力也可能進(jìn)行的化學(xué)制品或生物攻擊甚至可能未被留意直到傷害的人們開(kāi)始在醫(yī)院出現(xiàn)。在核的角度上，使用一枚涂有放射性物質(zhì)的常規(guī)炸彈，是其他可能的威脅。即使個(gè)人對(duì)于威脅敏感的察覺(jué)可能對(duì)于目前來(lái)說(shuō)是可能的，但是這樣的技術(shù)/ 傳感器系統(tǒng)是龐大，昂貴的，并且需要費(fèi)時(shí)的程序。此外，多次威脅的察覺(jué)需要使用基于不同的

5、技術(shù)/ 傳感器平臺(tái)的多種專業(yè)的儀器。因此，在傳感器技術(shù)方面的一種范例變化需要與反對(duì)恐怖主義作斗爭(zhēng)。最好，國(guó)防需要一個(gè)有下列特點(diǎn)的傳感器系統(tǒng)：1) 同時(shí)和迅速能發(fā)現(xiàn)多次威脅的一個(gè)單個(gè)傳感器的平臺(tái); 2) 一個(gè)廉價(jià)，微型和可以被部署在任何地方的堅(jiān)固的傳感器系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸;和(3)聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)置遙測(cè)術(shù). 但是沒(méi)有可利用的技術(shù)滿足這些條件. 不過(guò)，基于微型懸臂傳感器的新興的傳感器技術(shù)能滿足這些條件。這樣的微型傳感器可能被有效地使用在任何地方例如飛機(jī)

6、場(chǎng)，海港，公共大樓</p><p>　　在多種領(lǐng)域方面的技術(shù)進(jìn)步，包括計(jì)算，交互化學(xué)和遙測(cè)術(shù)，已經(jīng)足夠成熟被合成為微型懸臂傳感器技術(shù)。因此，微型懸臂傳感器平臺(tái)為這種傳感器技術(shù)方面的革命得到平衡。例如，提出傳感器技術(shù)可以與20世紀(jì)60年代內(nèi)計(jì)算機(jī)的地位相提并論，任何計(jì)算被限制在少數(shù)的巨型計(jì)算機(jī)內(nèi)。但是在穆?tīng)柪锉缓?jiǎn)明表示的硅革命已經(jīng)能夠廣泛使用在計(jì)算機(jī)。目前，昂貴和龐大的察覺(jué)系統(tǒng)已經(jīng)很少的被部署在戰(zhàn)略性位置，例如飛機(jī)

7、場(chǎng)。在傳感器技術(shù)方面的一次類似革命可能使數(shù)百萬(wàn)對(duì)智能化，微型的傳感器的部署在一個(gè)基于微型懸臂的傳感器平臺(tái)是可能的。除反對(duì)恐怖主義戰(zhàn)爭(zhēng)外，這樣的一個(gè)傳感器平臺(tái)將被應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診斷，法律實(shí)施，地雷察覺(jué)，環(huán)境監(jiān)控和很多其他應(yīng)用過(guò)程中。</p><p>　　因此，主要問(wèn)題可能是如下，說(shuō)明：需要能使用微型，廉價(jià)傳感器迅速對(duì)復(fù)雜混合的大量多種威脅蹤跡的察覺(jué)的技術(shù)。我們討論對(duì)用傳感器陣列達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的研究和當(dāng)今的地位并且指出給微

8、型懸臂傳感器提供了一個(gè)合適的平臺(tái)。應(yīng)當(dāng)指出這篇文章沒(méi)打算是一篇全面的回顧文章。我們將短暫評(píng)論傳感器陣列的當(dāng)今的地位并且參考在微型懸臂和其他傳感器技術(shù)上的文件。我們的意圖是指出基于一個(gè)微型懸臂傳感器平臺(tái)用于國(guó)防的可能性。</p><p><b>　　II同步和迅速偵破</b></p><p>　　在剛剛過(guò)去的二十年里，我們一直在研究開(kāi)發(fā)基于陣列的傳感器的的“電子鼻”。在

9、1982年，皮特 和多德首次發(fā)表了一份關(guān)于現(xiàn)代電子鼻，試圖模仿的嗅覺(jué)系統(tǒng)：他們指出哺乳動(dòng)物的嗅覺(jué)系統(tǒng)基于寬轉(zhuǎn)動(dòng)的感受神經(jīng)細(xì)胞，并且嗅覺(jué)系統(tǒng)的特性區(qū)別是整體上的系統(tǒng)的特性。對(duì)于特定的有氣味物體，嗅覺(jué)受體是非高度選擇性的；每個(gè)感受器能響應(yīng)多種有氣味物體，并且很多感受器對(duì)任何規(guī)定的物體都能作出反應(yīng)。模式識(shí)別方法被認(rèn)為是嗅覺(jué)信號(hào)處理的主要方式。電子鼻技術(shù)的基礎(chǔ)上廣泛使用同一概念調(diào)整多種傳感器。這種做法的優(yōu)勢(shì)是同時(shí)檢測(cè)各種分析的能力。</p

10、><p>　　到目前為止，幾個(gè)可能的傳感器陣列平臺(tái)已經(jīng)在被研究，作為電子鼻子的候選，包括那些基于金屬氧化物，導(dǎo)電的聚合物，光纖，電化學(xué)，和聲音的波傳感器。加德納和巴特利特詳細(xì)描述這些傳感器技術(shù)。多種統(tǒng)計(jì)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用處理源于傳感器陣列的數(shù)據(jù)。</p><p>　　最早應(yīng)用基于電子鼻傳感器陣列是對(duì)氣味的評(píng)估和用于工業(yè)數(shù)據(jù)處理，這個(gè)并不奇怪。傳感器陣列已被證明是成功的,這其中最令人感興趣

11、的應(yīng)用是依靠變動(dòng)傳感器陣列響應(yīng)模式來(lái)進(jìn)行質(zhì)量分析?；趥鞲衅麝嚵械纳虡I(yè)證書(shū)適用于這些應(yīng)用。在這些應(yīng)用過(guò)程中的通常使用的傳感器技術(shù)是金屬氧化物，聚合物，和聲音 [表面聲波]傳感器。金屬氧化物傳感器是龐大的，但是他們有每平方米1000000水平的敏感性；傳感器與聚合物進(jìn)行小型低功率消耗,但一般的敏感程度比金屬氧化物傳感器低；傳感器從涂層得到他們的蒸汽檢測(cè)功率并且能從有時(shí)候可以歪曲，涂料的粘彈性的特性的變化來(lái)識(shí)別吸附的蒸汽，。</p&g

12、t;<p>　　然而,發(fā)現(xiàn)微量的煙霧混合物總量尚未成功地實(shí)現(xiàn)傳感陣列。幾乎所有的傳感器陣列研究到現(xiàn)在已經(jīng)用傳感器探測(cè)范圍水平達(dá)到或接近1百萬(wàn)分率,最高約在12個(gè)傳感器陣列。好察覺(jué)敏感性和高質(zhì)量的傳感器每陣列可能需要在復(fù)雜的混合物內(nèi)取得蹤跡察覺(jué)。最近的一項(xiàng)研究得出的結(jié)論是,增加了大量傳感器性能沒(méi)有大幅提高混合物的分析；最多6臺(tái)傳感器被在陣列里使用，并且為零部件蒸汽在陣列里使用的鋸傳感器的檢測(cè)極限在低的1平方。而且，已經(jīng)注意到

13、在人類里有超過(guò)1000種嗅覺(jué)的基因和在一個(gè)狗鼻子里的超過(guò)1億個(gè)嗅覺(jué)的細(xì)胞。</p><p>　　相信微型懸臂傳感器可以提供高靈敏度和在一陣列里用更多的單個(gè)傳感器的能力，如此使在復(fù)雜的混合物里的蹤跡蒸汽的察覺(jué)成為可能。這種高靈敏性微型懸臂傳感器起源于大量固有表面集成的微觀物體。因此，一臺(tái)基于為信號(hào)傳輸而表面相互作用微型懸臂傳感器預(yù)計(jì)能在敏感性方面提供巨大的擴(kuò)展。</p><p>　　過(guò)去十年

14、里集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)在硅或者補(bǔ)充的金屬氧化物半導(dǎo)體上起動(dòng)化學(xué)傳感器的制造。基本上二維集成電路和化學(xué)傳感器結(jié)構(gòu)以結(jié)合石印處理，薄膜，蝕刻，散播，并且氧化臺(tái)階被最近延長(zhǎng)進(jìn)第3 尺寸使用微型機(jī)制或者微型懸臂技術(shù)一結(jié)合的特別特殊，蝕刻停止，以及犧牲層。因此， 微型懸臂技術(shù)提供極好的方法達(dá)到化學(xué)傳感器的其他關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)， 例如設(shè)備，低功耗并且還有低成本的批捏造的微型化。</p><p>　　目前，兩臺(tái)基于CMOS技術(shù)

15、的微型懸臂傳感器正被研究，彎曲的盤(pán)子波(FPW)傳感器和微懸臂的傳感器。FPW 傳感器對(duì)更多的公用草地在很多方面相似看見(jiàn)和QCM 傳感器， 并且它能監(jiān)控在一層薄層上吸收的群眾在傳感器上沉積。它已經(jīng)在最高的測(cè)量的敏感級(jí)顯示高的每1000000000000平方米(ppt)水平的察覺(jué)敏感性。另一方面，微型懸臂傳感器有另外的察覺(jué)方式，包括這種非常敏感的彎曲的方式， 利用這高表面把收集成卷比率的這微型懸臂傳感器元素和在在第III 部分討論時(shí)，經(jīng)常

16、展示附屬察覺(jué)敏感性。</p><p>　　III. 微型懸臂傳感器</p><p>　　在1994年，研究人員觀察用原子力量顯微鏡學(xué)(AFM)使用的微型懸臂對(duì)外部物理和化學(xué)影響敏感，指出彎曲的可能的用途，頻率為化學(xué)制品感覺(jué)等等用微型懸臂移動(dòng)在熱量熱學(xué)方面指出應(yīng)用。從那以后，全世界的研究人員一直報(bào)告為檢測(cè)使用微型懸臂各種各樣的物理，化學(xué)，生物學(xué)，和傳播學(xué)的影響。</p><

17、;p>　　圖1. 掃描一套的電子顯微鏡圖象不同的大小和形狀懸臂。為比較, 人發(fā)被顯示出來(lái)。</p><p>　　微型懸臂是從硅或者其他材料微機(jī)械加工的微型板。這種長(zhǎng)度這些經(jīng)常在100范圍內(nèi)-200米，而那些厚度分布在從0.3到1米的范圍內(nèi)。(在人嗅覺(jué)的系統(tǒng)里注意到那是有趣的，有香的分子的小屋的相互作用的場(chǎng)所在像頭發(fā)一樣長(zhǎng)的發(fā)生，到200米長(zhǎng)并且為氣味提供增加的表面面積感覺(jué)是.) 高靈敏性的關(guān)鍵的那些微型懸臂

18、在這巨大表面把收集成卷比率，導(dǎo)致放大的表面重音，因?yàn)樵谙旅嬗懻?。圖1與為比較的一根人頭發(fā)一起顯示一套微型懸臂。</p><p>　　微型懸臂有兩種主要顯著轉(zhuǎn)變方法，彎曲和裝群眾?？傮w上加載方式，微表現(xiàn)正如一樣其他重量傳感器(例如QCM，看見(jiàn)，以及FPW 轉(zhuǎn)換器)：他們的共振頻率由于被吸附的群眾減少。在這種"重量的方式"里，微型懸臂 察覺(jué)敏感性好像可與其它重量的傳感器的相比較。</p>

19、;<p>　　其它顯著轉(zhuǎn)變方法，即，彎曲的反應(yīng)，對(duì)微型懸臂獨(dú)特；例如，如果不同表面壓力通過(guò)優(yōu)先對(duì)它的一個(gè)寬的表面(通過(guò)在那個(gè)表面上使用一層化學(xué)薄層)吸附目標(biāo)分子被達(dá)到， 微型懸臂 將彎曲。因?yàn)椴煌砻鎵毫π枰獜澢?，只有一個(gè)寬的表面應(yīng)該被為彎曲方式的操作涂上。因此，裝群眾的信息被只用作一筆紅利。在彎曲的方式方面， 微型懸臂 察覺(jué)敏感性是至少比其他微型傳感器，例如也正被作為化學(xué)傳感器調(diào)查的鋸和高的一項(xiàng)重要的命令。即使準(zhǔn)確地為不

20、同的傳感器比較察覺(jué)敏感性很難， 低或者在每平方米下面察覺(jué)敏感性通常與微型懸臂 傳感器一起取得沒(méi)被被任何其他傳感器匹配。近比較將使用的 (DNT)的察覺(jué)看見(jiàn)和微型懸臂 傳感器，兩臺(tái)傳感器使用相同的聚合薄層。</p><p>　　因?yàn)閺澢盘?hào)的微型懸臂起源于表面壓力，對(duì)一層濃的薄層的大量的蒸汽的擴(kuò)散是不必要。因此，即使一單層厚的薄層可能不適合于重型傳感器，他們很適于微型懸臂傳感器。因?yàn)閷?duì)這層薄層的大部分的蒸汽的擴(kuò)散被

21、避免，對(duì)被涂上的微型懸臂的反應(yīng)和擴(kuò)散可能是快的。 圖2顯示反應(yīng) 在1.4平方米上集中涂上酸在可塑炸藥S的微型懸臂。與 (頻率)測(cè)量相比較彎曲的信號(hào)以及彎曲的信號(hào)的優(yōu)勢(shì)的迅速和敏感的反應(yīng)是清楚的。</p><p>　　圖2。 一種酸的反應(yīng) -對(duì)這定期涂上硅的懸臂進(jìn)攻環(huán)境空氣集中。固體曲線描繪彎曲的反應(yīng)，小圓點(diǎn)短劃線連結(jié)描繪伸臂式的共振頻率。</p><p>　　必須強(qiáng)調(diào)微型懸臂的彎曲程度并不

22、是由被放置的材料的重量決定的。40千克的微型懸臂大約1納米是由于它本身所引起的，在噪聲級(jí)之上為一個(gè)懸臂式彎曲的信號(hào)。因此，由水平放置的材料的重量引起的彎曲是無(wú)意義的。另一方面，對(duì)于微米大小的物體，像微型懸臂一樣，表面對(duì)容量的比率很大，表面作用極大地被擴(kuò)大化。因此，吸附引起的表面力量可能極其大。吸附引起的力量可能歸因于在表面自由能方面的變化。自由能密度與表面壓力是相同(牛頓/米)。這表面壓力在一種液體里與表面張力相似。偶然，表面壓力有單位

23、的恒定的單位伸臂式。如果這表面自由能密度變化可與這恒定的系數(shù)相比較，因此單位伸臂式將彎曲。當(dāng)探查分子對(duì)他們的目標(biāo)束縛時(shí)，位置妨礙和靜電將引起復(fù)合體的分開(kāi)。因?yàn)樗麄儽幌拗圃谝粋€(gè)末端，因?yàn)楸砻婷娣e是有限的，他們將力作用于表面上。</p><p>　　微型懸臂傳感器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是它能在空氣里和在液體里工作。共振頻率和彎曲的方式可以被在液體里使用。因?yàn)檫@小微型懸臂，他們?cè)诳諝夂鸵后w里執(zhí)行熱運(yùn)動(dòng)(布朗運(yùn)動(dòng))。因此，外部激勵(lì)

24、不技術(shù)被需要進(jìn)行激動(dòng)；在液體里的被降低的質(zhì)量因素可以用一種反饋途徑改進(jìn)。不過(guò)，如同在蒸汽階段，彎曲信號(hào)的微型懸臂主要用于在液體里。</p><p>　　盡管它的高靈敏性，懸臂式平臺(tái)并不像其他化學(xué)傳感器那樣提供任何固有的化學(xué)選擇性。硅的微型懸臂的表面可能功能化，當(dāng)這暴露于蒸汽時(shí)，一個(gè)特定分子將優(yōu)先被固定在那個(gè)表面上。因此，察覺(jué)敏感性通過(guò)在一個(gè)懸臂表面上涂一層合適的薄層而被大大地提高。這樣的一層薄層能，原則上，也能提

25、供選擇性。</p><p>　　一個(gè)傳感器系統(tǒng)的基本要求是敏感性，選擇性和可逆性。雖然敏感性和選擇性是關(guān)鍵的，但是可逆性可能在一些條件下是不必要。缺乏選擇性導(dǎo)致錯(cuò)誤頻繁局面（錯(cuò)誤警報(bào)），這跟由于缺乏敏感性而導(dǎo)致錯(cuò)誤底片一樣有害。不過(guò)，選擇性的程度跟察覺(jué)的可逆性有關(guān)。</p><p>　　選擇性和可逆性是化學(xué)傳感器的競(jìng)爭(zhēng)特性。在分解分子與懸臂薄層之間的相互作用的類型決定了吸附和解吸特性。象物

26、理吸附那樣的低能量，可逆的相互作用一般缺乏可接受的選擇性的程度。而且，弱的相互作用可能導(dǎo)致不明顯的吸附，這將導(dǎo)致傳感器反應(yīng)變?nèi)?。在另一端，高度選擇的相互作用在性質(zhì)上通常是共價(jià)的，并且在正常狀態(tài)下是不可逆。</p><p>　　兩個(gè)"中間范圍"相互作用能提供限制的選擇性。一是氫壓焊，并且另一個(gè)是協(xié)調(diào)化學(xué)。一氫原子與一個(gè)負(fù)電的原子能夠讓其移動(dòng)離開(kāi)它的電子云， 因此它能用另一個(gè)負(fù)電原子形成氫結(jié)合體。

27、例如，許多炸藥的氧原子在特性合成方面能參加氫壓焊。協(xié)調(diào)化合物由包圍以中立或者帶電的中心金屬原子組成，經(jīng)常有機(jī)的，液態(tài)。在液態(tài)里，一個(gè)或更多原子與金屬離子相互作用?，F(xiàn)在選擇性可以受金屬離子選擇和通過(guò)液態(tài)的選擇的影響，都是來(lái)自于電子或者靜態(tài)的觀點(diǎn)。</p><p>　　在大多數(shù)應(yīng)用過(guò)程中，最好是能夠恢復(fù)傳感器，因此使用"中間范圍"的相互作用將是必要的，它反過(guò)來(lái)能擴(kuò)大目標(biāo)范圍。因此，如果可逆的傳感器

28、操作被要求，單個(gè)的微型懸臂薄層可能不會(huì)提供充分的選擇性。不過(guò)，通常，使用有多層薄層的一系列微型懸臂獲得足夠的選擇性將是必要的，特別是如果傳感器被要求監(jiān)控多次威脅。模式識(shí)別計(jì)劃需要選出這個(gè)目標(biāo)蒸汽的組成成分。</p><p>　　涂層材料的大量工作已經(jīng)進(jìn)行多年，特別是微型傳感器的發(fā)展。在這上下文里，各種各樣的聚合物薄層已經(jīng)被調(diào)查。這主要是為了優(yōu)化已在使用中看到高分子材料。這次主要考慮已經(jīng)導(dǎo)致主要電影的發(fā)展，它允許迅

29、速的擴(kuò)散進(jìn)大部分電影。因?yàn)樗麄兊暮?jiǎn)單和穩(wěn)定性，微型薄層最近已經(jīng)獲得注意了。即使微型薄層由于對(duì)適合鋸，相似的傳感器來(lái)說(shuō)缺乏"卷吸收"而不可能提供感性，他們對(duì)于微型懸臂傳感器以理想的彎曲方式工作為下列理由：1)象浸泡那樣，一個(gè)簡(jiǎn)單的程序可以使用或者接觸這層薄層，2)對(duì)傳感器表面的捆對(duì)捆的由于微型懸臂為一層穩(wěn)定的薄層提供壓力的直接的輸送，并且3) 因?yàn)楸苊饬私Y(jié)合分子與厚薄層的擴(kuò)散，傳感器反應(yīng)和松弛是最快的。聚合物和有微型懸

30、臂傳感器的微型薄層用法的一些例子將在下面被提出。</p><p>　　在過(guò)去10 年中，很多突破已經(jīng)在微型懸臂傳感器的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。在微型機(jī)制方面的發(fā)展使用要求的敏感性來(lái)發(fā)展一系列微型懸臂梁成為可能。更早討論的，很多化學(xué)選擇薄層適合特殊化學(xué)的發(fā)展。感受器，抗體抗原或者酶底層反應(yīng)已經(jīng)被用來(lái)作為生物學(xué)的察覺(jué)研究。許多進(jìn)步也在一些重要的領(lǐng)域取得。通過(guò)這樣的工具幫助，物理，化學(xué)，并且生物學(xué)的察覺(jué)已經(jīng)被使用微型懸臂傳感器示范

31、。這篇文章的以后的章節(jié)討論有關(guān)于基于微型懸臂的國(guó)防安全的代表性的察覺(jué)結(jié)果。</p><p>　　IV. 選擇一些用微型懸臂研究恐怖分子威脅察覺(jué)的相關(guān)例子</p><p><b>　　炸藥</b></p><p>　　大多數(shù)炸藥需要低汽壓的環(huán)境溫度。表格I表現(xiàn)一些普通炸藥對(duì)大氣壓的氣壓。TNT是更多的通常使用的炸藥之一。即使DNT不是一種炸藥，因

32、為下列理由，炸藥的察覺(jué)可能基于DNT的察覺(jué)。1)即使炸藥的主要成分是TNT，用生產(chǎn)等級(jí)較大的不是TNT而是DNT。2)DNT是TNT的合成副產(chǎn)品。3)在空氣里的DNT的飽和濃度大約比TNT(見(jiàn)表格I)大25 倍。烈性炸藥，例如PETN和RDX， 是在飛機(jī)破壞過(guò)程中的最嚴(yán)重的威脅， 因?yàn)樗麄兛赡苋菀妆浑[藏(不名譽(yù)的"鞋轟炸機(jī)"讓人處在他的位置隱藏PETN)塑造， 缺乏一個(gè)雷管的情況下是很穩(wěn)定，并且能用少量在飛行過(guò)程中破

33、壞一架大的飛機(jī)。他們是，實(shí)際上，炸藥最通常用于這目的。</p><p>　　表I一些普通炸藥的汽壓(對(duì)大氣壓正?；?</p><p>　　我們現(xiàn)在搞兩個(gè)并行探測(cè)水汽爆炸方案。一個(gè)是基于常用的"被動(dòng)檢測(cè)",那里被涂上合適物質(zhì)的爆炸分子的微型懸臂優(yōu)先吸附在導(dǎo)致伸臂式的彎曲的一個(gè)表面。使用這種方法，我們已經(jīng)使用一層4酸的薄層和聚合物涂上的微型懸臂。用微型懸臂用薄層報(bào)告TNT

34、和DNT的察覺(jué)。</p><p>　　第二種方法利用一種新奇的"活躍的察覺(jué)"方法，在那里爆炸蒸汽是沉積在粗糙的微型器的表面，并且搏動(dòng)的電壓被用于微型懸臂來(lái)把它加熱成高溫，那里沉積的爆炸性物體經(jīng)過(guò)燃燒。因?yàn)槿紵录挥斜ú牧喜艜?huì)發(fā)生，這種方法產(chǎn)生炸藥的清晰的察覺(jué)。</p><p>　　在愛(ài)達(dá)荷國(guó)家工程和環(huán)境實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的一臺(tái)蒸汽發(fā)電機(jī)用來(lái)產(chǎn)生PETN，RDX 和TNT 蒸

35、汽。水庫(kù)周圍空氣流通過(guò)含有少量的水汽流產(chǎn)生爆炸性物質(zhì)。</p><p>　　圖3 顯示當(dāng)一微型伸臂式暴露于PETN時(shí)伸臂式彎曲和共振頻率變化。象從圖3 看見(jiàn)的那樣，對(duì)暴露于PETN的彎曲的懸臂的反應(yīng)極其敏感和快速。因?yàn)樵谶@些實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的彎曲的反應(yīng)的噪聲電平是2納米(噪聲電平的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差)， 符合圖3的察覺(jué)敏感性是14。最大的伸臂式的彎曲被在20 秒內(nèi)取得。固體的曲線描繪彎曲的反應(yīng)，并且小圓點(diǎn)描繪伸臂式的共振頻率

36、。由于PETN 蒸汽的吸附的頻率移動(dòng)相當(dāng)于在懸臂上聚集15千克的重量。</p><p>　　圖3.在自由流通的空氣里，一矽懸臂對(duì)于集中蒸汽的反應(yīng)。堅(jiān)實(shí)曲線描述彎曲的反應(yīng), 并且小點(diǎn)描述懸臂式共鳴頻率。由于PETN 蒸氣的吸附頻率轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)于大量聚集在懸臂式的重量。</p><p>　　圖二顯示爆炸可以迅速偵破和當(dāng)蒸汽流被關(guān)掉時(shí)煙霧可以快速釋放。當(dāng)PETN 蒸汽流被調(diào)為10秒時(shí)，一個(gè)40納米的

37、撓度信號(hào)可以被觀察到。當(dāng)這條蒸汽流被關(guān)上時(shí)，伸臂式被放松，在60秒內(nèi)可以幾乎返回它的原先的位置。像以前提及的那樣，來(lái)自另一篇重要的報(bào)告在圖2顯示的數(shù)據(jù)是在伸臂式的共振頻率下的，由于存在10秒的少許PETN 改變。伸臂式的彎曲仍然容易被發(fā)現(xiàn)。</p><p>　　就爆炸蒸汽的"活躍的察覺(jué)"而論， 爆炸蒸汽被允許沉積在piezoresistive 微型懸臂上和10伏，10毫秒脈沖電壓才應(yīng)用它。這導(dǎo)

38、致爆炸材料放出空氣，在彎曲信號(hào)的微型懸臂(伸臂式的彎曲被使用光學(xué)探測(cè)監(jiān)控)上導(dǎo)致一放熱的"碰撞"。另外，清楚看見(jiàn)濃煙產(chǎn)生的羽毛保存在大量超過(guò)幾百的圖片。圖4顯示被一架高速照相機(jī)捕獲的一系列圖像。圖4(a)在一個(gè)電壓脈沖的應(yīng)用之前顯示一個(gè)TNT 裝的懸臂的圖像。圖4(b)-(d)在加熱的脈搏之后正好顯示一連串框架。圖4(b)-(d)清楚顯示演化的反應(yīng)對(duì)伸臂式發(fā)生的一縷氣體；在激光燈(過(guò)去常常監(jiān)控伸臂式的彎曲)下濃煙羽毛

39、被照亮，清楚展示這濃煙環(huán)。伸臂式的離開(kāi)散布的激光在圖4(d)幾乎不是可見(jiàn)的，而這在圖4(a)顯然可見(jiàn)。這可以被解釋如下：在電壓脈沖的應(yīng)用前一會(huì)兒 [圖4(a) ],懸臂表面為T(mén)NT所覆蓋，導(dǎo)致在圖4(d)更高鏡面反射反射激光束與那相比較無(wú)一適合TNT伸臂式。</p><p>　　圖4。 到導(dǎo)致突然燃燒(a)的一個(gè)電壓脈沖征服的伸臂式一TNT 存的高速照片， 這個(gè)脈沖電壓和(b)-(d)一連串框架在電壓脈沖之后正好

40、。左側(cè) (紅)部分的(b)這圈羽毛-(d)被因?yàn)闊舫３＿@伸臂式彎曲的那些激光照亮。這TNT的總量在那些微型懸臂上沉積在1毫克(從觀察計(jì)算在微型懸臂共振頻率移動(dòng))。炸藥的被描述的"活躍的察覺(jué)"方法， 雖然象有多次威脅的察覺(jué)功率的一臺(tái)微型傳感器的一個(gè)零部件一樣不合適，可以被在爆炸察覺(jué)的傳感器包里使用提供被這種"被動(dòng)的察覺(jué)"傳感器陣列方法產(chǎn)生的一個(gè)積極的信號(hào)的確認(rèn)。</p><p&g

41、t;<b>　　毒素作用</b></p><p>　　雖然不象炸藥一樣流行，使用化學(xué)/生物學(xué)作用成為戰(zhàn)爭(zhēng)或者恐怖分子嚴(yán)重威脅的武器。一些生物戰(zhàn)劑存在,可作為戰(zhàn)劑。毒素作用的例子包括臘腸毒素，白喉炎毒素，炭疽和蓖麻毒素。大多數(shù)生物學(xué)的作用由細(xì)菌而來(lái)。蓖麻毒素由蓖麻產(chǎn)生。臘腸毒素是一些知道的最致命的物質(zhì)，這些毒素比神經(jīng)作用毒100000倍，比VX毒10000倍，并且比蓖麻毒1000倍。一種臘腸毒

42、素（A類）被估計(jì)的致死劑量是體重的1 ng/kg， 并且毒素的致命的血水平是大約20毫克/毫升。蓖麻的被估計(jì)的致死劑量是3 克/ 千克體重。目前，并不廣泛存在可提供為非常生物學(xué)迅速的試驗(yàn)的作用。</p><p>　　圖5. 毒素作用的偵查。懸臂式彎曲的反應(yīng)作為對(duì)蓖麻毒素照射時(shí)間函數(shù)。</p><p>　　我們成功地偵破了利用蓖麻毒素改造有毒微型懸臂。微型懸臂的一側(cè)被蓖麻抗體修改。當(dāng)蓖麻毒素

43、被引入安放伸臂式的一間液體小屋時(shí)，伸臂式由于蓖麻抗體相互作用而彎曲。圖5在蓖麻毒素被引入之后作為一個(gè)時(shí)間函數(shù)顯示伸臂式的彎曲的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)沒(méi)有在流動(dòng)條件下做。對(duì)于伸臂式，由于蓖麻毒素的擴(kuò)散影響到擴(kuò)散時(shí)間。</p><p>　　生物學(xué)的種類的察覺(jué)的關(guān)鍵要求是修改承認(rèn)的微型懸臂表面的能力。但是，大多數(shù)分子識(shí)別-劑分子不含有可供商業(yè)使用，于是大量的合成工作,必須下大力氣開(kāi)發(fā)每個(gè)分子特定微型懸臂的表面。在這方面，一般微型懸

44、臂表面通過(guò)一層又一層去識(shí)別技術(shù)的修改方法已經(jīng)被報(bào)道。使用職能化的微型懸臂報(bào)道有關(guān)具體的沙門(mén)氏菌的察覺(jué)的情況。</p><p><b>　　化學(xué)戰(zhàn)作用</b></p><p>　　基本上，有3 類化學(xué)戰(zhàn)作用：神經(jīng)作用，水泡作用，和窒息作用。神經(jīng)作用影響神經(jīng)推動(dòng)在神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的輸送。全部神經(jīng)作用化學(xué)屬于原始化合物小組。神經(jīng)作用的例子是GA(tabun)，GB(sarin)，

45、以及GD(soman)。水泡燃燒作用在水泡皮或者他們接觸的身體的任何其他部分。他們對(duì)眼睛，粘液膜，肺，皮和造血器官起作用。當(dāng)吸入時(shí)，他們損壞呼吸道，在被攝取時(shí)，引起嘔吐和腹瀉。水泡作用包括硫芥末(HD)，氮芥末(HN)。窒息作用是使肺組織發(fā)病，主要引起肺水腫。在低濃度內(nèi)，阻塞作用對(duì)呼吸系統(tǒng)起作用引起一流體在肺內(nèi)的積累，能導(dǎo)致死亡。在高度集中過(guò)程中，使作用窒息由于相同原因?qū)е滤劳?，但是他們也可能感染上呼吸道。把使窒息作用的化學(xué)制品歸類為(

46、PS)，氯(Cl)，二氯化碳(CG)。</p><p>　　圖6。 自我采集的銅半胱氨酸雙層膜給在上面的微型懸臂涂上的DMMP的彎曲的(左)總體說(shuō)明。(中間)彎曲反應(yīng)作為一個(gè)時(shí)間函數(shù)，為一個(gè)被涂上自我裝配的銅在微型懸臂上的半胱氨酸雙層膜的懸臂，各種各樣的電解液的10個(gè)M 解決辦法的注射。右邊)一個(gè)硅懸臂的最大的撓度與DMMP在0.01緩沖區(qū)在pH值=5:0內(nèi)的集中有關(guān)被涂上一自我裝配銅半胱氨酸雙層膜在黃金表面上。

47、</p><p>　　化學(xué)戰(zhàn)作用過(guò)去已經(jīng)被使用。神經(jīng)作用是在所知道的物質(zhì)中的最有毒。那些神經(jīng)作用吸入或者通過(guò)那些皮膚作為氣體，煙，或者液體進(jìn)入到身體。如果被神經(jīng)作用污染的液體或者食品被消耗，中毒可能也發(fā)生。如果一個(gè)人暴露于一高度的集中的神經(jīng)作用(例如，200毫克的sarin/m)的，當(dāng)通過(guò)呼吸系統(tǒng)吸入時(shí)，死亡可能在幾分鐘內(nèi)發(fā)生。當(dāng)神經(jīng)作用通過(guò)皮膚或者因消耗進(jìn)入身體時(shí)，死亡就不會(huì)那么突然。在一個(gè)金表面上最近已經(jīng)被描

48、述的一層自我收集的銅的雙層膜并且因?yàn)閺?qiáng)大的銅契約的形成，能用來(lái)承認(rèn)磷。我們使用一銅半胱氨酸識(shí)別神經(jīng)作用在基于這機(jī)制的水解決辦法內(nèi)的雙層膜修改懸臂。DMMP被用作一種神經(jīng)毒氣。層銅雙層膜通過(guò)使形成浸入進(jìn)一溶液緩沖區(qū)解決辦法(pH值)的伸臂式適合24 h。微型懸臂然后與緩沖區(qū)解決辦法一起沖洗并且專心于緩沖區(qū)解決辦法適合另外。當(dāng)DMMP被引入懸臂寢室時(shí)，伸臂式經(jīng)歷由于相互作用彎曲。當(dāng)DMMP被替換緩沖區(qū)解決辦法時(shí)，伸臂式?jīng)]返回它的原先的位置。

49、流速是4 毫升每小時(shí).圖6與DMMP 集中有關(guān)顯示伸臂式的彎曲的反應(yīng)。</p><p>　　已經(jīng)顯示磷強(qiáng)烈用銅和銅化合物組成。磷的化合物在高的pH值水平不穩(wěn)定。伸臂式的彎曲由DMMP的暴露引起通過(guò)改變表面壓力在微懸臂的表面上的銅，很可能是有銅半胱氨酸雙層膜的DMMP的化合的結(jié)果。一懸臂5納米的將近的撓度可以識(shí)別甚至適合一DMMP M.的集中觀察的表面從例如鈉磷酸鹽的分析成分那里，天冬氨酸，二甲胺，二氮雜菲，乙酸和

50、乙腈是可以忽視的。</p><p><b>　　核輻射</b></p><p>　　迄今為止沒(méi)有因?yàn)榭植乐髁x發(fā)生而釋放放射性物質(zhì)。不過(guò)，由炸藥和放射性物質(zhì)做成的重型炸彈的威脅仍然是一種可能性。在其他國(guó)家的這個(gè)黑市上核材料增加這威脅水平的可能性并且強(qiáng)調(diào)對(duì)需要改進(jìn)的設(shè)備可能會(huì)被大量地部署。重型炸彈可能被一個(gè)爆炸蒸汽的檢測(cè)器發(fā)現(xiàn)。</p><p>　

51、　我們成功地并且展示了一臺(tái)為阿爾法粒子微型輻射探測(cè)器。在空氣里執(zhí)行偵查。在這個(gè)實(shí)驗(yàn), 阿爾法粒子被允許沖擊在被絕緣的金屬表面直徑1毫米電子。作為殘余的充電儲(chǔ)積功能在表面被保留在一個(gè)固定的距離幾毫微米的微型懸臂進(jìn)行偏折。靜態(tài)偏折方法從熱量轉(zhuǎn)移遭受干涉。為避免熱量轉(zhuǎn)移, 我們使用共鳴反應(yīng)懸臂式。由連續(xù)運(yùn)行力量定標(biāo)曲線瞬間生產(chǎn)了在AFM顯微鏡積累瞬間共鳴。對(duì)懸臂，校正的推動(dòng)力量,是實(shí)現(xiàn)樣品(采集領(lǐng)域在這種情況下),然后退出。照原樣被撤出,由于

52、地面粘合劑力量懸臂端不首先打破表面; 反而, 懸臂式彎直到它恢復(fù)的力量(由于它的常數(shù)) 超出黏附力力量。由于隨著打翻表面距離的增加，打翻表面吸引力比恢復(fù)的力量更加迅速地減少,懸臂式迅速地加速和進(jìn)入泛音共鳴方式由它的大量和常數(shù)。這個(gè)瞬變共鳴信號(hào)逐漸丟失它的能量(即通過(guò)內(nèi)部摩擦) 并且來(lái)停止。瞬變動(dòng)擺被記錄在一臺(tái)數(shù)字化的使用赫茲示波器上，在一個(gè)輸出信號(hào)從偏折測(cè)量系統(tǒng)和然后使用適當(dāng)?shù)能浖?lái)分析。力量距離曲線在懸臂式和表面之間擔(dān)當(dāng)距離措施。由于

53、力量梯度在懸臂式共鳴頻率充當(dāng)一個(gè)主要角色, 距離的精確知識(shí)在要訣和表面之間是根本的為避免錯(cuò)誤在頻率響應(yīng)測(cè)量。</p><p>　　我們查出了由于靜電力量阿爾法粒子在微型懸臂中使用轉(zhuǎn)移共鳴頻率(不均勻的領(lǐng)域?qū)е乱粋€(gè)變化在共鳴頻率上由于力量常數(shù)的修改懸臂式由于領(lǐng)域梯度) 。運(yùn)用這個(gè)方法, 一個(gè)唯一阿爾法粒子可能被查出, 提供頻率被測(cè)量以赫茲頻率敏感性, 然而, 使用可利用的電子能查出以更高的敏感性。設(shè)備可能被優(yōu)選使用

54、大區(qū)域收藏家。我們并且使用彎曲的變異并且變異在阻止懸臂式頻率查出阿爾法粒子。這些技術(shù)有同樣數(shù)量級(jí)的敏感性如上所述。圖7 顯示共鳴頻率變異(被計(jì)量從瞬間) 作為對(duì)阿爾法粒子的暴露功能。</p><p>　　直到現(xiàn)在, 多數(shù)關(guān)于微型懸臂傳感器的研究說(shuō)明,微型懸臂涂層以非常高敏感性被開(kāi)發(fā)出各種各樣的種類是可能的。但是, 沒(méi)有操作員協(xié)助，開(kāi)發(fā)同時(shí)查出各種各樣的威脅的一個(gè)微型傳感器系統(tǒng),以下基本的能力是必需的。</p

55、><p>　?。羞x擇性地查出各種各樣的威脅(甚至各種各樣的化工種類), 一個(gè)懸臂式列陣包括十倍或上百倍懸臂也許是可能的。</p><p>　　．信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方法要求操作員協(xié)助，但不需要是簡(jiǎn)單和緊湊的。如果信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)無(wú)法最小化，它不是傳感器元素。</p><p>　?。疁y(cè)距術(shù)必須納入設(shè)計(jì)，因此,在確定是一種威脅后,可以發(fā)送到一個(gè)監(jiān)測(cè)站。</p><p>

56、;<b>　　V. 懸臂式列陣</b></p><p>　　比較其它傳感器技術(shù), 相對(duì)地少量研究進(jìn)行了以微型懸臂 列陣。在這些外面, 模式識(shí)別算法使用辨認(rèn)蒸氣混合物組分在只中簡(jiǎn)單的混合物被分析使用一個(gè)八懸臂式列陣的二項(xiàng)研究中在; 它是有趣注意到, 微型懸臂 彎曲的信號(hào)被監(jiān)測(cè)了在兩項(xiàng)研究中, 使用光學(xué)偵查。</p><p>　　圖7. 核輻射探測(cè)。對(duì)阿爾法粒子的懸臂共振

57、頻率的變化函數(shù)。</p><p>　　所以,用微型懸臂平臺(tái)，在一個(gè)簡(jiǎn)單的混合物里組分的可行性內(nèi)容被鑒定了。到目前為止，在經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上研究化學(xué)傳感器陣列, 部分或全部?jī)?nèi)容可能需要提高檢測(cè)微型懸臂傳感器陣列的能力，這樣，它可以檢測(cè)出多種微量消耗: 水汽蒸發(fā)、嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，為模式識(shí)別提供良好的記憶，并且將各種不同材料提供了充足的信號(hào)。</p><p>　　偵查速度是富挑戰(zhàn)性, 特別是為化

58、學(xué)制品, 生物, 和輻射照射。例如, 幾秒鐘的時(shí)間,所有可能的威脅作出反應(yīng)級(jí)神經(jīng)毒劑的數(shù)量。尤其是在反應(yīng)速度較慢的生物制劑,幾秒鐘的偵查時(shí)間能限制被吸入數(shù)額和簡(jiǎn)化隨后預(yù)防疾病的行動(dòng)。</p><p>　　即使微型懸臂傳感器敏感性提高,主要是因?yàn)槠湟?guī)模小(例如，大型地空導(dǎo)彈數(shù)量的比例,大大擴(kuò)大了信號(hào)彎曲)，規(guī)模小也減少了比較對(duì)象放在傳感器表面分子被抓獲的概率。在微型懸臂傳感器的前端使用提前接觸系統(tǒng)可以彌補(bǔ)這一損失。

59、提前接觸器能迅速使有足夠數(shù)量的檢測(cè)數(shù)量的懸臂部分可以大大減少檢測(cè)時(shí)間是必不可少的。</p><p>　　VI. 微型懸臂的力學(xué)偵查彎曲單通道轉(zhuǎn)導(dǎo)方法適和用于一個(gè)微型傳感器。</p><p>　　當(dāng)制作一個(gè)微型傳感器時(shí), 只有小部分傳感器是不夠的。信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)變能力也必須納入這一小部分里。在這個(gè)部分, 我們簡(jiǎn)要地談?wù)撘粋€(gè)適當(dāng)?shù)奈⑿蛻冶坌盘?hào)轉(zhuǎn)變方法。</p><p>　

60、　自從AFM誕生以來(lái),為監(jiān)視微型懸臂偏折，探索了數(shù)發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方法。這些方法包括光學(xué),力學(xué), 壓電, 和電容方法。在光學(xué)方法中, 激光二極管是集中在最后一個(gè)自由懸臂。一臺(tái)敏感探測(cè)器查出被反射的光。在力學(xué)方法中, 硅懸臂式被涂同硼或亞磷。被摻雜的渠道的電子抵抗改變作為懸臂式彎曲功能。在壓電方法中,懸臂式彎曲導(dǎo)致在一部壓電影片瞬變充電, 譬如氧化鋅,在懸臂式。由于信號(hào)是瞬變, 它不是理想的靜態(tài)測(cè)量懸臂式彎曲的方法。在電容方法, 電容之間的懸臂

61、,懸臂彎曲與基層之間的空間,被測(cè)量。</p><p>　　為原子力量顯微學(xué)，泰勒思等最初開(kāi)發(fā)了力式微型懸臂讀出方法。隨后,薄生等為傳感器應(yīng)用，具體地開(kāi)發(fā)了一塊有四個(gè)微型懸臂的微型懸臂芯片。這樣微型懸臂芯片最近由丹麥商業(yè)化。這個(gè)力式微型懸臂平臺(tái)對(duì)單一傳感器平臺(tái)是理想的，其原因?qū)⒃谙旅嬗懻摗?lt;/p><p>　　我們最近制定了一個(gè)利用四個(gè)微型懸臂芯片的手持傳感器。在Canti-4 芯片里的二個(gè)

62、懸臂被噴上了光滑的金子(30納米厚金子層在3納米鉻黏附力層的頂部)。在這些實(shí)驗(yàn),我們只用了兩層金鍍微型懸臂, 其中有一層涂上了酸性的SAM。我們命名我們第一個(gè)手扶傳感器為“SniffEx ”因?yàn)樗婚_(kāi)發(fā)利用為探測(cè)易爆的蒸氣。圖8顯示了SniffEx 的相片。在層鍍金的微型懸臂之間的差分信號(hào)由通過(guò)使用二個(gè)微型懸臂在橋梁電路而得到。4腳芯片位于所觀察到的圖2上面的鋁流程細(xì)胞。不銹鋼管被連接到流程細(xì)胞的輸入口。在“sniffing”實(shí)驗(yàn)里,一

63、個(gè)連接到流程細(xì)胞出口的小泵浦(被顯示在圖8的左上面)被用來(lái)從樣品瓶提取蒸氣。在INEEL中所發(fā)展的在一臺(tái)被校準(zhǔn)的易爆蒸氣發(fā)電器使用的實(shí)驗(yàn)中,泵浦被關(guān)閉了并且進(jìn)水管被連接到了INEEL蒸氣發(fā)電器,爆炸蒸汽以標(biāo)準(zhǔn)的50公分立方米每分鐘的低濃度進(jìn)行流動(dòng)。 </p><p>　　圖8. SniffEx手扶傳感器的相片。流程細(xì)胞位于圖的上面; 提取蒸氣小泵浦經(jīng)常被顯示在頂

64、面左邊; 電池供給泵浦動(dòng)力是在右手邊最上端。電池供給電子動(dòng)力位于底部。雖然力量通常來(lái)自計(jì)算機(jī)的連續(xù)端口, 這個(gè)電池將被使用當(dāng)計(jì)算機(jī)由一個(gè)個(gè)人數(shù)據(jù)助理替換(PDA) 。與便攜式計(jì)算機(jī)的通信是通過(guò)位于手扶的單位的底部的連續(xù)端口。</p><p>　　圖9 顯示SniffEx對(duì)一條被校準(zhǔn)的以50 sccm輸送氮?dú)鈿怏w的RDX 蒸氣流的反應(yīng)。三天采集了三套不同數(shù)據(jù)，用了相同的懸臂式芯片為了顯示6個(gè)大氣壓的RDX 蒸氣含量

65、。這表明,控制在這種情況下獲得的數(shù)據(jù)具有良好的再生性。圖9顯示的數(shù)據(jù)的噪聲級(jí)(標(biāo)準(zhǔn)的背景偏差)是1.8伏,因此,單一的計(jì)量檢測(cè)上限1.8伏 (3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差) 。這個(gè)限制對(duì)應(yīng)于RDX 蒸氣含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大氣壓。很顯然,微型懸臂傳感器有著極高的敏感性。</p><p>　　圖9. SniffEx對(duì)一條標(biāo)準(zhǔn)的來(lái)自于INEEL 蒸氣發(fā)電機(jī)的蒸氣流的反應(yīng)。天然氣輸送的氮?dú)饬髁渴?0-sccm,并且發(fā)電幾的溫度是25攝士度,其

66、對(duì)應(yīng)于RDX 集中的6個(gè)大氣壓。3日分別獲得不同的數(shù)據(jù)顯示。1毫伏信號(hào)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于1.25 牛/平方米的表面壓力。</p><p>　　如我們的測(cè)量所發(fā)現(xiàn)的塑膠炸藥, 轉(zhuǎn)導(dǎo)敏感性檢測(cè)性的方法能夠與光學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)方法相媲美,它被認(rèn)為是對(duì)微型傳感懸臂來(lái)說(shuō)是最敏感的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方法。對(duì)每次采用懸臂, 在橋梁測(cè)量中是固有的,提供共同方式拒絕并且消除傳感器轉(zhuǎn)移由于外在作用造成譬如溫度和壓力變化。它可以感應(yīng)制造數(shù)以萬(wàn)計(jì)的這樣微型懸臂集中

67、在一塊芯片的傳感器芯片。這些特點(diǎn),再加上有把所有電氣檢測(cè)線路集中在一個(gè)芯片的能力,使轉(zhuǎn)換方法為容易使用微型傳感器最適合的方法。</p><p><b>　　VII. 測(cè)距術(shù)</b></p><p>　　在過(guò)去十年，測(cè)距術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。許多數(shù)字式儀器, 包括無(wú)線監(jiān)視儀器, 今天仍然是在使用中。但傳感器部分不利用硅技術(shù)是因?yàn)樗麄兪窃谧匀荒Ｊ嚼?。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，一個(gè)有特

68、殊用途的以固定測(cè)距術(shù)集成電路的發(fā)展是不能取得到的。但是,一個(gè)微型傳感器不是以在一塊唯一芯片的測(cè)距術(shù)可能當(dāng)前被建立。</p><p>　　所以, 它是可行的, 在幾年內(nèi)一個(gè)基于懸臂式的, 聯(lián)合微型傳感器能在易爆蒸氣偵查和一些化工蒸氣偵查中得到有限的應(yīng)用。由于介入的復(fù)雜，長(zhǎng)期需要擴(kuò)大對(duì)聯(lián)合微型傳感器的用途偵查化學(xué)制品, 生物, 放射學(xué), 或易爆威脅的范圍。因?yàn)楹喜⒏鄠刹槟芰υ鲩L(zhǎng),由于增加的部署聯(lián)合微型傳感器的費(fèi)用將

69、減少,類似于進(jìn)步了根據(jù)硅聯(lián)合電路的技術(shù)。以固定測(cè)距術(shù)制造一塊真正的芯片將在我們那兒得到更加快速的發(fā)展。</p><p><b>　　VIII. 結(jié)論</b></p><p>　　在反恐怖戰(zhàn)爭(zhēng)中，能提前檢測(cè)CBRE武器的能力, 應(yīng)該站在長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略角度從已經(jīng)發(fā)生化學(xué)或生物戰(zhàn)劑攻擊提早發(fā)現(xiàn)。這就要求無(wú)所不在微型傳感器,可探測(cè)多種具有高敏感度及選擇性的恐怖主義威脅,并能即時(shí)傳達(dá)

70、警告。微型懸臂傳感器的研究與分析儀器、遙測(cè)技術(shù)的進(jìn)步,表明基于單一矽傳感器平臺(tái)的微型懸臂傳感器的可行性。其操作簡(jiǎn)單,檢測(cè)具有高度敏感性,規(guī)模小、靈活性和多種探測(cè)恐怖主義威脅,加上低生產(chǎn)成本,使微型懸臂傳感器具有吸引力解決。</p><p><b>　　鳴謝</b></p><p>　　作者十分感謝X. Yan博士, V. Boiadjiev博士, F. Tian博士,

71、 G. Muralidharan博士, A. Wig博士，P. Oden博士, M. Doktycz博士, R. Warmack博士, C. Britton博士, D. Hedden博士, J. Hawk博士，A. Gehl博士和D. Yi博士，他們?cè)诒疚睦锏脑囼?yàn)中所提供的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] G. E. M

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