CN209313805U - 一种纳米声学器件振动激励系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纳米声学器件振动激励系统，包括放置在承载台上的纳米声学器件、对纳米声学器件施加扰动的扰动施加机构和用于观察纳米声学器件波动状态的超高分辨率激光光谱仪，扰动施加机构为分子束发生器，纳米声学器件为单晶基底型纳米声学器件或多层膜型纳米声学器件，单晶基底型纳米声学器件包括由下至上依次设置的压电单晶基底和导波缓冲层一，多层膜型纳米声学器件包括由下至上依次设置的半导体基底、导波缓冲层二和压电薄膜。本实用新型利用扰动施加机构向纳米声学器件施加扰动，通过粒子之间的碰撞可使粒子产生位移，进而使粒子获得一个稳定的激励，使纳米声学器件产生振动，通过超高分辨率激光光谱仪观察纳米声学器件的波动状态。
Description
技术领域
本实用新型属于纳米声学器件振动激励技术领域，具体涉及一种纳米声学器件振动激励系统。
背景技术
声学是指研究声波的产生、传播、接收和效应的科学。目前宏观声学器件得到了广泛的应用。对其声波传播机理，以及声学效应的深入研究，有利于声学器件的进一步开发利用。
声表面波器件是一种典型的声学器件，基于目前研究的声表面波器件，声波需要将电信号通过叉指电极激发。叉指电极又称叉指换能器，是将电信号与声信号互相转换，对于确定声速时，叉指最高工作频率仅受工艺上所能获得的最小电极宽度的限制。但是当器件为纳米量级时，由于目前工艺的局限性，无法精确制备目标叉指。使得声学材料缺少稳定激励源，无法产生声波振动，也无法去探究纳米尺度声学效应。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种纳米声学器件振动激励系统，其设计新颖合理，利用扰动施加机构向纳米声学器件施加扰动，通过粒子之间的碰撞可使粒子产生位移，进而使粒子获得一个稳定的激励，以此来使纳米声学器件产生振动，通过超高分辨率激光光谱仪观察纳米声学器件波动状态，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：包括放置在承载台上的纳米声学器件、对所述纳米声学器件施加扰动的扰动施加机构和用于观察所述纳米声学器件波动状态的超高分辨率激光光谱仪，所述扰动施加机构为分子束发生器，所述纳米声学器件为单晶基底型纳米声学器件或多层膜型纳米声学器件，所述单晶基底型纳米声学器件包括由下至上依次设置的压电单晶基底和导波缓冲层一，所述多层膜型纳米声学器件包括由下至上依次设置的半导体基底、导波缓冲层二和压电薄膜。
上述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述分子束发生器的数量为多个，所述分子束发生器为点源分子束发生器、线源分子束发生器或面源分子束发生器。
上述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述分子束发生器为氩气分子束发生器、氮气分子束发生器或氦气分子束发生器。
上述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述单晶基底型纳米声学器件中的压电单晶基底的厚度为2λ，所述单晶基底型纳米声学器件中的导波缓冲层一的厚度为λ，其中，λ为声波波长且1nm≤λ≤100nm。
上述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述多层膜型纳米声学器件中的半导体基底的厚度为2λ，导波缓冲层二的厚度为0.25λ，压电薄膜的厚度为0.5λ。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过设置扰动施加机构向纳米声学器件施加扰动，同时扰动施加机构采用分子束发生器，分子束发生器所产生的分子束可实现准直的定向运动，便于向纳米声学器件施加不同方向的扰动，分子束发生器中发出的分子束和纳米声学器件中的粒子之间产生碰撞，进而可使纳米声学器件中的粒子产生位移，使粒子获得一个稳定的激励，以此来使纳米声学器件产生振动，便于推广使用。
2、本实用新型通过设置超高分辨率激光光谱仪来观测受扰动的纳米声学器件的波动状态，为探究纳米尺度声学效应提供有利的直观依据，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型设计新颖合理，通过将分子束发生器的数量增加为多个，分子束发生器为点源分子束发生器、线源分子束发生器或面源分子束发生器，通过不同类型的分子束发生器的组合实现单一扰动或多种扰动耦合，便于探究纳米量级的声学效应，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，利用扰动施加机构向纳米声学器件施加扰动，通过分子束发生器中发出的分子束和纳米声学器件中的粒子之间产生碰撞，可使粒子产生位移，进而使粒子获得一个稳定的激励，以此来使纳米声学器件产生振动，通过超高分辨率激光光谱仪观察纳米声学器件波动状态，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型多层膜型纳米声学器件不受扰动的结构示意图。
图3为本实用新型单晶基底型纳米声学器件受一种扰动后的结构示意图。
图4为本实用新型多层膜型纳米声学器件受一种扰动后的结构示意图。
附图标记说明:
1—承载台； 2—单晶基底型纳米声学器件；
2-1—压电单晶基底； 2-2—导波缓冲层一；
3—扰动施加机构； 4—多层膜型纳米声学器件；
4-1—半导体基底； 4-2—导波缓冲层二； 4-3—压电薄膜。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括放置在承载台1上的纳米声学器件、对所述纳米声学器件施加扰动的扰动施加机构3和用于观察所述纳米声学器件波动状态的超高分辨率激光光谱仪，所述扰动施加机构3为分子束发生器，所述纳米声学器件为单晶基底型纳米声学器件2或多层膜型纳米声学器件4，所述单晶基底型纳米声学器件2包括由下至上依次设置的压电单晶基底2-1和导波缓冲层一2-2，所述多层膜型纳米声学器件4包括由下至上依次设置的半导体基底4-1、导波缓冲层二4-2和压电薄膜4-3。
本实施例中，所述分子束发生器的数量为多个，所述分子束发生器为点源分子束发生器、线源分子束发生器或面源分子束发生器。
需要说明的是，通过设置扰动施加机构3向纳米声学器件施加扰动，同时扰动施加机构采用分子束发生器，分子束发生器中的分子束可实现准直的定向运动，便于向纳米声学器件施加不同方向的扰动，分子束发生器中发出的分子束和纳米声学器件中的粒子之间产生碰撞，进而可使粒子产生位移，使粒子获得一个稳定的激励，以此来使纳米声学器件产生振动；设置超高分辨率激光光谱仪来观测受扰动的纳米声学器件的波动状态，为探究纳米尺度声学效应提供有利的依据，可靠稳定，使用效果好；通过将分子束发生器的数量增加为多个，分子束发生器为点源分子束发生器、线源分子束发生器或面源分子束发生器，通过不同类型的分子束发生器的组合实现单一扰动或多种扰动耦合，便于探究纳米量级的声学效应。
优选的超高分辨率激光光谱仪采用MICRO Spectra超高分辨率激光光谱仪，能观察出体系的组成，状态，结构的变化，可清晰观察到纳米声学器件的波动状态。
本实施例中，所述分子束发生器为氩气分子束发生器、氮气分子束发生器或氦气分子束发生器。
需要说明的是，所述分子束发生器采用惰性气源型分子束发生器，避免分子束发生器发出的分子束与纳米声学器件发生反应，造成振动激励失效。
本实施例中，所述单晶基底型纳米声学器件2中的压电单晶基底2-1的厚度为2λ，所述单晶基底型纳米声学器件2中的导波缓冲层一2-2的厚度为λ，其中，λ为声波波长且1nm≤λ≤100nm。
需要说明的是，压电单晶基底2-1为石英压电单晶基底、LiNbO3压电单晶基底、LiTaO3压电单晶基底、Li2B4O7压电单晶基底或La3Ga5SiO14压电单晶基底；导波缓冲层一2-2为SiO2导波缓冲层一、金刚石导波缓冲层一、Si3N4导波缓冲层一或SiC导波缓冲层一。
本实施例中，所述多层膜型纳米声学器件中的半导体基底4-1的厚度为2λ，导波缓冲层二4-2的厚度为0.25λ，压电薄膜4-3的厚度为0.5λ。
需要说明的是，半导体基底4-1为Si半导体基底、Ge半导体基底、GaN半导体基底或GaAs半导体基底；导波缓冲层二4-2为SiO2导波缓冲层二、金刚石导波缓冲层二、Si3N4导波缓冲层二或SiC导波缓冲层二；压电薄膜4-3为ZnO压电薄膜、AlN压电薄膜、Pb(Zr0.5Ti0.5)O3压电薄膜、CdS压电薄膜、LiNbO3压电薄膜、PbTiO3压电薄膜或PMnN-PZT压电薄膜。
本实用新型使用时，将纳米声学器件放置在承载台1上，将扰动施加机构3对准纳米声学器件除与承载台1接触面的位置，同时分子束发生器的数量可为多个，分子束发生器为点源分子束发生器、线源分子束发生器或面源分子束发生器，通过不同类型的分子束发生器的组合实现单一扰动或多种扰动耦合，通过超高分辨率激光光谱仪观察每种扰动状态下纳米声学器件的波动状态，以单一的线源分子束发生器为例，如图3和图4所示，线源分子束发生器发出直线型扰动施加在纳米声学器件的边缘，引起纳米声学器件中粒子波动，通过超高分辨率激光光谱仪观察纳米声学器件波动状态，使用效果好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：包括放置在承载台(1)上的纳米声学器件、对所述纳米声学器件施加扰动的扰动施加机构(3)和用于观察所述纳米声学器件波动状态的超高分辨率激光光谱仪，所述扰动施加机构(3)为分子束发生器，所述纳米声学器件为单晶基底型纳米声学器件(2)或多层膜型纳米声学器件(4)，所述单晶基底型纳米声学器件(2)包括由下至上依次设置的压电单晶基底(2-1)和导波缓冲层一(2-2)，所述多层膜型纳米声学器件(4)包括由下至上依次设置的半导体基底(4-1)、导波缓冲层二(4-2)和压电薄膜(4-3)。
2.按照权利要求1所述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述分子束发生器的数量为多个，所述分子束发生器为点源分子束发生器、线源分子束发生器或面源分子束发生器。
3.按照权利要求2所述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述分子束发生器为氩气分子束发生器、氮气分子束发生器或氦气分子束发生器。
4.按照权利要求1所述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述单晶基底型纳米声学器件(2)中的压电单晶基底(2-1)的厚度为2λ，所述单晶基底型纳米声学器件(2)中的导波缓冲层一(2-2)的厚度为λ，其中，λ为声波波长且1nm≤λ≤100nm。
5.按照权利要求4所述的一种纳米声学器件振动激励系统，其特征在于：所述多层膜型纳米声学器件(4)中的半导体基底(4-1)的厚度为2λ，导波缓冲层二(4-2)的厚度为0.25λ，压电薄膜(4-3)的厚度为0.5λ。
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