實驗名稱：MEMS的動態應(ying)力測試

　　測試設備：電壓放大器、計算機、高(gao)精(jing)(jing)度CCD、Renishaw拉曼(man)光譜(pu)儀(yi)、光學顯微鏡、高(gao)精(jing)(jing)度三(san)維(wei)程控平(ping)臺、LM0202光電調制器、514nm氬(ya)離子激(ji)光源、自行研制的同步信號發(fa)生器等。

　　實驗過程：

　　圖1：基于拉曼光譜(pu)儀的微結構動態(tai)應力(li)測試系統簡圖

　　搭建如(ru)上圖所示的(de)(de)測試(shi)系統(tong)，在測試(shi)系統(tong)中，經過放大的(de)(de)正弦信(xin)號(hao)(hao)(hao)來驅動硅(gui)微諧振器(qi)(qi)(qi)，和(he)正弦信(xin)號(hao)(hao)(hao)同頻(pin)率的(de)(de)脈(mo)沖(chong)信(xin)號(hao)(hao)(hao)經過放大后驅動光(guang)(guang)電(dian)調制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)來調制(zhi)(zhi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)束，當(dang)給光(guang)(guang)電(dian)調制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)施(shi)加一(yi)等(deng)于其(qi)半波電(dian)壓(ya)的(de)(de)高(gao)電(dian)平時(shi)(shi)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)束幾乎可(ke)(ke)以(yi)完全通過，然而，當(dang)給激(ji)(ji)光(guang)(guang)調制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)施(shi)加一(yi)低電(dian)平時(shi)(shi)，幾乎沒有激(ji)(ji)光(guang)(guang)可(ke)(ke)以(yi)通過光(guang)(guang)電(dian)調制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)，消光(guang)(guang)比(bi)可(ke)(ke)以(yi)達到1/100，足以(yi)滿足實驗的(de)(de)需要。因此，測試(shi)中利用(yong)脈(mo)沖(chong)信(xin)號(hao)(hao)(hao)通過光(guang)(guang)電(dian)調制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)調制(zhi)(zhi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)源產生非連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)來照射(she)(she)樣品(pin)，繼而發生拉曼散(san)射(she)(she)現象，拉曼散(san)射(she)(she)光(guang)(guang)經光(guang)(guang)學(xue)顯(xian)微系統(tong)由CCD采集其(qi)信(xin)息傳輸至PC機，由軟(ruan)件(jian)處理所采集到的(de)(de)拉曼光(guang)(guang)譜得出相(xiang)應的(de)(de)動態(tai)應力信(xin)息。

　　圖(tu)(tu)2：測試系統的誤(wu)差分析圖(tu)(tu)

　　由于拉(la)(la)曼測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統受環境影響大，測(ce)(ce)試(shi)前(qian)首先應用標準(zhun)硅樣品（標準(zhun)Si樣品的拉(la)(la)曼頻移(yi)為(wei)(wei)(wei)520cm-1）對測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統進行了誤差測(ce)(ce)試(shi)（測(ce)(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)：環境溫(wen)度290K，每隔60秒(miao)記(ji)錄一次(ci)拉(la)(la)曼光譜，每條(tiao)譜線記(ji)錄15秒(miao)，共(gong)測(ce)(ce)試(shi)10分(fen)鐘(zhong)）。圖2為(wei)(wei)(wei)該測(ce)(ce)試(shi)方法的隨機誤差分(fen)析圖：在測(ce)(ce)試(shi)時間范圍內拉(la)(la)曼頻移(yi)的最大不確定性為(wei)(wei)(wei)±0.02cm-1，根據(ju)公式可以得(de)出(chu)此(ci)測(ce)(ce)試(shi)系(xi)統的應力測(ce)(ce)試(shi)誤差約為(wei)(wei)(wei)±10MPa。

　　實驗結果：

　　圖3：拉曼頻移與調制頻率的(de)關系(xi)

　　圖4：拉曼光譜能量強度與(yu)調(diao)制信號占空比的關(guan)系

　　以標準硅為測(ce)試(shi)對象(xiang)對拉曼頻(pin)(pin)移及拉曼光譜(pu)的能(neng)量(liang)強(qiang)度隨調(diao)制(zhi)(zhi)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)改變(bian)的響應(ying)進(jin)行了(le)測(ce)試(shi)，測(ce)試(shi)結(jie)果如圖3、4所(suo)示，通過(guo)對測(ce)試(shi)結(jie)果的分析可(ke)(ke)知(zhi)，拉曼頻(pin)(pin)移不受調(diao)制(zhi)(zhi)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)的影(ying)響，而(er)拉曼光譜(pu)的峰值能(neng)量(liang)強(qiang)度與調(diao)制(zhi)(zhi)信號的占(zhan)空比成(cheng)正(zheng)比。證明此測(ce)試(shi)系統可(ke)(ke)以滿足動態應(ying)力的測(ce)試(shi)需要。

　　電壓放大器推薦：ATA-2048

　　圖：ATA-2048高壓放大器指標參數

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