Estructura del resonador y sensor de acoplamiento débil propuesto. Crédito: microsistemas y nanoingeniería (2025). Doi: 10.1038/s41378-025-00937-z
Un equipo de investigación dirigido por Profs. Chen Deyong y Wang Junbo del Instituto de Investigación de Información Aeroespacial (AIR) de la Academia de Ciencias de China han desarrollado un nuevo microsensor que mejora tanto la precisión como el rango de medición de la detección de presión del vacío. Sus hallazgos fueron publicado En la revista Microsystems & Nanoingineering.
Los sensores de vacío de gran alcance juegan un papel vital en varios campos de alta tecnología. En la industria de semiconductores, por ejemplo, el control de presión preciso es crucial para procesos como la deposición de vapor químico y el grabado en plasma. Sin embargo, las tecnologías de sensores existentes enfrentan una compensación entre el rango de medición y la precisión: los medidores pirani ofrecen un amplio rango de medición pero carecen de precisión, mientras que los medidores de diafragma de capacitancia (CDG) cuentan con una alta precisión pero tienen un rango limitado. Los sensores compuestos, que combinan las dos tecnologías, son grandes, complejos y sensibles a los tipos de gas.
Para abordar estos problemas, el equipo creó un sensor de presión de sistemas microelectromecánicos (MEMS). Puede funcionar suavemente en seis órdenes de magnitud (de 0.3 Pa a 100,000 Pa) usando un solo elemento de detección, integrando dos modos de operación de resonadores en un chip. A bajas presiones (0.3 PA-1,000 PA), adopta un modo de “localización de modo” que amplifica pequeños cambios de presión en señales fácilmente detectables. A presiones más altas (1,000 PA – 100,000 PA), cambia automáticamente a un modo de resonancia tradicional, que es altamente preciso y estable.
Este diseño de doble modo ofrece un rendimiento excepcional. El sensor logra una resolución de aproximadamente 0.1 Pa en entornos de baja presión y 2.0 PA en entornos de alta presión. Los errores de calibración son mínimos: una desviación relativa de 1.99% a 120 ° C bajo baja presión, y tan bajo como 0.01% de escala completa bajo alta presión. También funciona de manera confiable en un amplio rango de temperatura de –20 ° C a 120 ° C y no se ve afectado por diferentes tipos de gas.
Todas estas funcionalidades se integran en un chip de MEMS compacto con un volumen de solo 27.2 mm3, significativamente más pequeños que los chips de sensores comerciales convencionales, que pueden ser más de 200 veces más grandes.
El estudio proporciona información sobre aplicaciones en fabricación de semiconductores, misiones espaciales e ingeniería de alta precisión.
Más información: Jiaxin Qin et al, un nuevo sensor de vacío de amplio alcance de alto rendimiento basado en un resonador de acoplamiento débil, microsistemas y nanoingeniería (2025). Doi: 10.1038/s41378-025-00937-z
Proporcionado por la Academia de Ciencias de China
Cita: los investigadores desarrollan un nuevo sensor MEMS de modo dual para detección de presión de vacío de amplio rango (2025, 17 de julio) Recuperado el 17 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-dual-mode-mems-sensor-wide.html
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