一种用于驱动和/或检测机械元件的运动的光机械器件。光机械器件包括支座(20)，支座上具有：锚固到支座并且设计成相对于支座运动的至少一个机械元件(26)，以及驱动和/或检测机械元件的运动或运动频率变化的器件，其中，驱动和/或检测装置的至少一部分在机械元件和支座之间被布置在机械元件的全体或一部分下方，其中，驱动和/或检测装置包括相对于支座固定的光学器件(21)，光学器件包括在距机械元件确定距离处被布置在机械元件的全体或一部分下方的至少一个光波导(22)，且至少一个光波导设计成传播至少一个与机械元件相互作用的具有给定波长的光波，且其中，光波导在距机械元件确定距离处，使得光波导的渐逝场与机械元件相互作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于驱动和/或检测机械元件运动的光机械器件。光机械器件可以是谐振器件或非谐振器件，在谐振器件情况下，机械元件构成谐振器。本专利技术尤其适用于重量检测，优选地适用于大捕获表面重量检测。本专利技术还适用于任何类型的基于频率的检测，例如，太赫兹成像或热辐射测定领域。
技术介绍
使用面内驱动的谐振器件是已知的。全部这些器件都包括与这些器件的衬底平行的杆。参照以下文件：WO2012/034949，S.Hentz的专利技术；WO2012/034951，S.Hentz等人的专利技术；WO2012/034990，S.Hentz的专利技术。在此对谐振质量检测的原理进行概括。考虑具有总质量为mp的粒子或一组粒子，位于具有刚度k和有效质量m的谐振器的表面。谐振器的谐振频率则等于因而，在沉积质量mp之前和之后的频率响应峰值(开环情况下)偏移一个与差别不大的量Δf。因而，当谐振器被用于闭环中时，其谐振频率能够借助于电转换装置和闭环装置来实时监视。能够看到，谐振器表面上的分析物的单个或一群粒子引起谐振器的谐振频率的突然下降。粒子或粒子群的质量能够从该频率的突然改变的测量值Δf中推导出来。刚刚概括的检测原理完全通用并且各种器件已知用于将检测原理投入应用，特别是表面声波谐振器、体声波谐振器、石英晶体微天平以及MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)杆。然而，谐振器件有利地可以是NEMS，因为以上给出的用于频率跳跃的表达式Δf表示，频率对于附加质量的灵敏度随着谐振器总质量的减小而增大。因而，纳米尺寸的谐振器件具有灵敏度方面以及检测极限方面的优点。因此，使用NEMS系统测量的质量可以比使用石英晶体微天平测量的质量小1012倍。关于这一问题，参照以下文件：K.L.Ekinci，Y.T.Tang和M.L.Roukes，2004，“Ultimate limits to inertial mass sensing based upon nanoelectromechanical systems(基于纳机电系统的惯性质量传感的最终极限)”，Journal of Applied Physics(应用物理学杂志)95(5):2682.doi:10.1063/1.1642738。类似地，最近测量到大约1yg(yoctogram，幺克)(10-27kg)的质量。关于这一问题，参照以下文件：J.Chaste，A.Eichler，J.Moser，G.Ceballos，R.Rurali和A.Bachtold，2012，“A nanomechanical mass sensor with yoctogram resolution(具有幺克分辨率的纳机械质量传感器)”，Nature Nanotechnology(自然纳米技术)7:301‐304.doi:10.1038/nnano.2012.42。质量谐振检测具有非常多的应用。例如，(1)用于气体检测的化学传感器，(2)在液体环境用于检测生物细胞的生物传感器以及(3)基于NEMS的质谱分析(NEMS‐MS)。对于这些应用，检测极限(最小的可检测质量)明显具有高于一切的重要性，不止是更加精确地确定所测量的质量总量，而且是对非常细微地分布或者稀释在很大体积的载体成分中的种类进行检测。(1)在用于气体检测的化学传感器的情况下，NEMS被用于能够被功能化层覆盖的表面，功能化层对于一些待测量的物质具有特定的化学亲和性。对应于这些物质的粒子在该层中被吸收，或者在NEMS的整个表面上被均匀吸收。当待测浓度非常低时，由NEMS的非常小的面积捕获物质的概率变得非常小。选择性寻址的阵列则能够被使用以充分利用多个谐振器的非常好的灵敏度。然而也能够使用大捕获面积。关于这一问题，参考以下文件：I.Bargatin，E.B.Myers，J.S.Aldridge，C.Marcoux，P.Brianceau，L.Duraffourg，E.Colinet，S.Hentz，P.Andreucci和M.L.Roukes，2012，“Large‐scale integration of nanoelectromechanical systems for gas sensing applications(用于气体传感应用的纳机电系统的大尺度集成)”，Nano letters(纳米通讯)12(3)(14年3月):1269‐74.doi:10.1021/nl2037479以及更加特定地为该文件中的图1。(2)在位于液体环境的生物传感器的情况下，问题与化学传感器相同甚至更加严重：在此情况下，谐振器件被置于存在待检测生物粒子的液体环境中。这些生物粒子可能必须分别检测，此时粒子的浓度能够变得非常低。类似地，可能需要使用通过或不通过单独寻址以及功能化或不功能化的谐振器阵列。关于这一问题，参考以下文件：S.Guillon，S.Salomon，F.Seichepine，D.Dezest，F.Mathieu，A.Bouchier，L.Mazenq，C.Thibault，C.Vieu，T.和L.Nicu,2012，“Biological functionalization of massively parallel arrays of nanocantilevers using microcontact printing(使用微触点印刷的纳米悬臂的大规模并行阵列的生物功能化)”，Sensors and Actuators(传感器和驱动器)B:化学161(1月):1135‐1138.doi:10.1016/j.snb.2011.10.084以及更加特定地为该文件中的图1。(3)在NEMS-MS系统的情况下，这包括对于混合物的每个粒子(例如，生物粒子)的质量进行测量存，该混合物最初为液相并且在真空下被投射到NEMS以确定混合物内容的质谱，例如在生物医药识别应用中。这样的系统在以下文件中的图1中示出，该文件涉及：A.K.Naik，M.S.Hanay，W.K.Hiebert，X.L.Feng和M.L.Roukes，2009，“Towards single-molecule nanomechanical mass spectrometry(关于单分子纳机械质谱测定法)”，Nature Nanotechnology(自然纳米技术)4:445‐450.doi:10.1038/NNANO.2009.152。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光机械器件，包括：支座，并且在所述支座上具有：至少一个机械元件，所述至少一个机械元件被锚固到所述支座并且被设计成相对于所述支座运动，以及用于驱动所述机械元件和/或用于检测所述机械元件的运动或运动频率的变化的器件，其中，所述驱动和/或检测装置的至少一部分在所述机械元件和所述支座之间被布置在所述机械元件的全体或一部分的下方，其中，所述驱动和/或检测装置包括相对于所述支座固定的光学器件，所述光学器件包括至少一个光波导，所述至少一个光波导在距所述机械元件确定的距离处被布置在所述机械元件的全体或一部分的下方，并且所述至少一个光波导被设计成传播至少一个具有给定波长的光波，所述光波被设计成与所述机械元件相互作用，并且其中，所述光波导位于距所述机械元件确定的距离处，使得所述光波导的渐逝场与所述机械元件相互作用。
【技术特征摘要】
2013.10.22 FR 13602821.一种光机械器件，包括：
支座，并且在所述支座上具有：
至少一个机械元件，所述至少一个机械元件被锚固到所述支座并且被设计
成相对于所述支座运动，以及
用于驱动所述机械元件和/或用于检测所述机械元件的运动或运动频率的
变化的器件，其中，所述驱动和/或检测装置的至少一部分在所述机械元件和所
述支座之间被布置在所述机械元件的全体或一部分的下方，
其中，所述驱动和/或检测装置包括相对于所述支座固定的光学器件，所述
光学器件包括至少一个光波导，所述至少一个光波导在距所述机械元件确定的
距离处被布置在所述机械元件的全体或一部分的下方，并且所述至少一个光波
导被设计成传播至少一个具有给定波长的光波，所述光波被设计成与所述机械
元件相互作用，并且其中，所述光波导位于距所述机械元件确定的距离处，使
得所述光波导的渐逝场与所述机械元件相互作用。
2.根据权利要求1所述的光机械器件，其中，所述机械元件具有与所述器
件所制作于的层的平面垂直的元件，所述元件具有锚固到所述支座的一端和能
够在与所述层的平面平行的平面中运动的一端，或者具有与所述层的平面平行
的元件，所述元件通过至少两端相对于所述支座悬置并且能够与所述层的平面
垂直地运动。
3.根据权利要求1所述的光机械器件，其中，所述机械元件形成了具有给
定谐振频率的机械谐振器。
4.根据权利要求1所述的光机械...
【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·海恩茨，劳伦特·杜拉福格，纪尧姆·约丹，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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