由光学学会 研究人员开发了一种微型光纤力传感器，可以测量微小物体施加的非常微小的力
它可以浸泡在各种液体中，大多数应用不需要任何额外的包装
学分:马里博尔大学丹尼斯·东拉吉奇 研究人员开发了一种微型光纤力传感器，可以测量微小物体施加的非常微小的力
这种新的基于光的传感器克服了基于微机电传感器的力传感器的局限性，可用于从医疗系统到制造业的应用
斯洛文尼亚马里博尔大学的研究小组负责人丹尼斯·东拉吉奇说:“力感测的应用非常广泛，但是缺乏能够对小物体进行力测量的微型通用力传感器。”
“我们的传感器有助于满足这一需求，是迄今为止设计的最小和最通用的光纤力传感器之一
" 在光学学会(OSA)杂志《光学快报》上，唐拉吉奇和西蒙·佩维克描述了他们的新传感器，它由石英玻璃制成，形成一个只有800微米长、100微米直径的圆柱体，直径大约与人类头发的直径相同
他们展示了这种新型传感器通过测量蒲公英种子的硬度或液体的表面张力来测量力的能力，其分辨率优于微牛顿
“高分辨率的力感测和宽测量范围可用于小物体的敏感操作和加工，极少量液体的表面张力测量，以及在细胞水平上操作或检查生物样品的机械性能，”唐拉吉奇说
研究人员还使用微型力传感器来测量细杆偏转时的力
学分:马里博尔大学丹尼斯·东拉吉奇 创建全玻璃传感器 虽然基于微机电系统的传感器可以提供微型力感测能力，但它们的应用受到限制，因为它们需要特定应用的保护性封装和多个电连接
没有适当的包装，微机电系统设备也不是生物相容的，不能浸入水中
为了开发一种更通用的微型力传感器，研究人员创造了一种完全由玻璃制成的全光纤传感器
这项复杂的任务是通过一种特殊的蚀刻工艺实现的，研究人员以前开发了这种工艺来制造复杂的全纤维微结构
他们利用这种微加工工艺制造了一种基于法布里-珀罗干涉仪的传感器——一种由两个平行反射面组成的光学腔
传感器的引入光纤末端和一个薄的柔性二氧化硅膜片被用来创建微型干涉仪
当外力施加到一端带有圆形或圆柱形力传感探针的石英柱上时，它会改变干涉仪的长度，从而可以用亚纳米分辨率进行测量
传感器结构的制造方式创造了一个空气密封的空腔，可以防止污染，适合在生化环境中使用
它不仅可以浸入各种液体中，还可以测量正负力，大多数应用不需要任何额外的包装
研究人员使用新的传感器来测量液体的表面张力，方法是测量当微型圆柱体从水中(左)和异丙醇中(右)取出时的回缩力
学分:马里博尔大学丹尼斯·东拉吉奇 测量微小的力 在评估和校准传感器后，研究人员用它来测量人类头发和普通蒲公英种子的杨氏模量——一种硬度的测量方法
他们还通过测量从液体中取出微型圆柱体时的回缩力来测量液体的表面张力
研究人员能够测量分辨率约为0的力
6微牛顿和大约0
6毫牛顿
“力感测尖端可以做得小得多——直径小至大约10微米——并且可以适合于执行各种力感测任务，”唐拉吉奇说
“微型力传感器也可用于制造更复杂的传感器，例如测量磁场和电场或确定液体表面张力或流量的传感器
" 研究人员说，目前版本的传感器已经可以使用了
然而，提高过载稳定性、生产其他形状的探针头或增加小型化封装可以进一步扩大潜在的应用
研究人员还致力于自动化制造传感器的过程，使其更加实用
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