【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】中科院強(qiáng)磁場科學(xué)中心薛飛研究團(tuán)隊提出利用微透鏡光纖干涉儀探測微米線機(jī)械振子振動模式的新方案。相關(guān)成果分別以Measuring the orientation of the flexural vibrations of a cantilevered microwire with a micro-lens fiber-optic interferometer和Determining the orientation of the flexural modes of a thermally driven microwire cantilever為題發(fā)表于《應(yīng)用物理快報》(Applied Physics Letters)和《應(yīng)用物理雜志》(Journal of Applied Physics)。
 

 

矩形截面和梯形截面微米線振動方向?qū)嶒灅?biāo)定
 

　　機(jī)械振子(Mechanical Resonator) 是具有特定共振頻率的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在自然界中的普遍存在，小到分子尺度，大到星系宇宙，都能找到它的身影。在日常生活中，機(jī)械振子也已廣泛應(yīng)用于建筑，鐘表，樂器，生物等領(lǐng)域。隨著微納加工技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械振子的尺寸變得越來越小，在很大程度上帶動了原子力顯微鏡、分子馬達(dá)等相關(guān)領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。近年來，以懸臂梁式微米線和納米線為代表的機(jī)械振子被用來實現(xiàn)對微小物理量(如質(zhì)量，力，溫度梯度等)的靈敏探測。有研究指出，對懸臂梁振動模式的分辨有助于進(jìn)一步提高探測的靈敏度，因此對于機(jī)械振子振動模式的探測成為了重要課題。
 

　　有限元模擬分析可以給出振動模式的理論描述，實驗的表征手段主要是激光多普勒振動儀。由于只能測到平行于入射光的振動，該方案需要假設(shè)兩振動模式近簡并且相互垂直。的研究表明這個假設(shè)并不總是成立的，因此對于單個振動模式的獨(dú)立標(biāo)定才是有意義的。已有報道利用四象限探測儀直接對單個振動模式進(jìn)行測量，但該設(shè)計裝置復(fù)雜，光路調(diào)節(jié)要求高，并且由于采用自由光路，不適合應(yīng)用于極低溫和強(qiáng)磁場等環(huán)境。強(qiáng)磁場中心提出的探測懸臂梁微米線振動模式的新方案，是使用自建的微透鏡光纖干涉儀，結(jié)合激光與微米線相互作用的散射效應(yīng)和干涉效應(yīng)，實現(xiàn)了對微米線多個振動模式的獨(dú)立實驗直接標(biāo)定，不需對其振動模式引入任何先驗的假設(shè)。
 

　　這一研究結(jié)果可以將基于微米線機(jī)械振子的靈敏質(zhì)量探測和基于微納機(jī)械振子的矢量力矩磁探測等應(yīng)用拓展到極低溫和強(qiáng)磁場等環(huán)境條件。
 

　　該工作得到了國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學(xué)基金，合肥物質(zhì)科學(xué)技術(shù)中心發(fā)展基金重大項目和中國科學(xué)院合肥科學(xué)中心技術(shù)發(fā)展基金等項目的大力支持。
 

　　(原文標(biāo)題：強(qiáng)磁場中心實現(xiàn)標(biāo)定微米線振動方向的新方案)