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Diese Abhandlung beschreibt das Konzept eines mikroeletromechanischen Systems (MEMS), das im Messverfahren der cantilever enhanced photoacoustic spectroscopy (CEPAS) Verwendung finden soll.
Es wird die Herstellung eines einseitig eingespannten Biegebalkens aus Silizium mittels deep reactiv ion etching (DRIE) beschrieben. Des Weiteren wird die Resonanzfrequenz dieses Cantilevers mit Hilfe Laservibrometertechnik untersucht. Die resultierenden resonanten Schwingungen 0.Ordnung werden mit den Ergebnissen einer vereinfachten theoretischen Näherung verglichen. Die Messergebnisse stehen in gutem Zusammenhang mit den theoretischen Werten. Solche Cantilever, die aus silicon on insula tor (SOI) Wafer angefertigt wurden, weisen bei einer Zielfrequenz ein mittlere Abweichung von Δf = 118±26Hz (bzw.Δf =0,76±0,17%) auf.
Photoacoustic spectroscopy is an efficient method to detect the concentration of trace gases with following advantages: short response time, high sensitivity, continuous and real-time monitoring and the option of miniaturization without the need of complex mirror-based multi-pass cell designs. A micromechanical cantilever is used as a key component in a two-part "Cantilever-Resonator" system that detects the weak photoacoustic signal. The resonance frequency of cantilever needs to be tuned to match the resonance frequency of resonator in order to achieve the maximum vibration amplitude of the "Cantilever-Resonator" system. This paper reports a post-fabrication method to tune the resonance frequency of cantilevers via focused ion beam (FIB) and a capacitive solution for the cantilever to transform the acoustic signal to electrical signal.
