Hallo zusammen! Eine kurze Frage: Haltet ihr es für möglich Kapazitätsänderungen von 10E-18 F zuverlässig zu detektieren? Es geht um folgendes: In einem Mikroaktor bewegt sich ein Dielektrikum zwischen Zwei Kondensatoren hin und her. Je weiter es in den einen eintaucht, desto weniger weit ragt es in den anderen hinein. Es gibt also dort zwei Kapazitäten, die sich gegenläufig verändern. Die eine Kapazität wird je Schritt (=100nm) um 10E-18 F kleiner, die andere um eben diesen Betrag größer. Kann man diese Veränderung zuverlässig erfassen? Die Auswerteelektronik kann auch als ASIC mit in dem Mikroaktor integriert sein um Fehlerquellen von außen zu reduzieren. Schöne Grüße, Alex
Das ist eine Frage der relativen Änderung. Wenn die Ausgangswerte im Bereich von µF liegen (z.B. 1 µF), dann sind 10 aF gerade mal 10^-17/10^-6 = 10^-11, und das ist verdammt wenig. Wenn die Ausgangswerte aber schon im unteren pF-Bereich liegen (was ich mal vermute), dann wäre z.B. 1 pF/10 aF = 10^-12/10^-17 = 10^-5 (also 1/100000 pro "Schritt"), und das sollte durchaus detektierbar sein...
Alex Bürgel wrote: > Eine kurze Frage: Haltet ihr es für möglich Kapazitätsänderungen von > 10E-18 F zuverlässig zu detektieren? AttoFarad dürften nur äusserst schwierig und mit grössten Aufwand zu erfassen sein. Aber unmöglich ist das bestimmt nicht.
@ Alex Bürgel (alex22) >Eine kurze Frage: Haltet ihr es für möglich Kapazitätsänderungen von >10E-18 F zuverlässig zu detektieren? Das sind 1 Attofarad, ein Millionstel Picofarad. Na, da muss man schon ne verdammt clevere Messmethode haben. Im Bereich 1/100 Picofarad ist es AFAIK noch recht gut machbar, aber ein Millionstel? MFG Falk
Danke schon mal für die Antworten bisher! Hier noch einige Info's: Also die absoluten Kapazitäten der Anordnungen liegen je Kondensator bei 1,9E-15F wenn das Dielektrikum ganz draußen ist und bei 10,5E-15F wenn das Dielektrikum ganz drin ist. Wie bereits gesagt gibt es zwei Kondensatoren deren Kapazität sich gegenläufig ändert. Ich hatte das so geplant um eventuell eine Art Brückenschaltung damit realisieren zu können...
Also ist die Relativänderung ziemlich groß (Größenordnung 10^-3, also Promille [Hicks... SCNR]). Du schreibst nicht, wie Du die Kapazitätsmessung durchführen willst, aber mit einem Schwingkreis und einem Frequenzzähler entsprechender Auflösung könnte es klappen...
Johannes M. wrote: > Du schreibst nicht, wie Du die > Kapazitätsmessung durchführen willst, aber mit einem Schwingkreis und > einem Frequenzzähler entsprechender Auflösung könnte es klappen... Ich glaube nicht, daß es so einfach wird. Wenn Kapazitätsänderungen im Atto-Bereich zu relevanten Änderrungen führt, wird das eine perfekte Wetter- und sonstige Umwelteinflussmessstation.....
So funktionieren auch Beschleunigungssensoren, mit differentiellen Kapazitätsänderungen: http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/ADXL311.pdf wichtig ist die Tiefpassfilterung, je langsamer die Messung sein darf, desto höher die Auflösung.
Niels Hüsken wrote: > Johannes M. wrote: > Ich glaube nicht, daß es so einfach wird. Wenn Kapazitätsänderungen im > Atto-Bereich zu relevanten Änderrungen führt, wird das eine perfekte > Wetter- und sonstige Umwelteinflussmessstation..... Habe ich irgendwo behauptet, dass es einfach wird? Ich habe nur geschrieben, dass es funktionieren könnte. Dass Umgebungsbedingungen möglicherweise eine Rolle spielen, sollte jedem klar sein, v.a. dann, wenn man Positionsänderungen im sub-µm-Bereich detektieren will...
Mit so'nem Problem sollte man an ein Universitäts-Institut "Hochfrequenztechnik" herantreten, dort im Labor Freunde suchen ...
@ Klaus (Gast) >Mit so'nem Problem sollte man an ein Universitäts-Institut >"Hochfrequenztechnik" herantreten, dort im Labor Freunde suchen ... Naja, ob die HF-Jungs sich mit ATTO Farad befassen wage ich mal zu bezweifeln. Das ist eher was für Messtechniker, mit VIEL Physik. Ich würde eher in Richtung Halbleiterphysiker suchen. MFG Falk
Was können denn die anderen? mal gegoogled: "Mikrorobotik": http://robotik.amir.uni-oldenburg.de/mikrorobotik.htm "Einzelne Schritte der mobilen Plattformen liegen im Bereich von ca. 110nm. " http://www.micromanipulator.com/applications/index.php?cat=38 "50nm resolution" aber die machen keine Messungen soweit ich sehe, nur optische Rückmeldung
Das geht super einfach zu messen. Die Elementarleadung eines Elektrons ist 1.6e-19 As, das haste schon bei 6 Elektronen ne Spannung von 1V an Deinem Attofaradkondensator anliegen. Bei 12 Elektronen sind das schon 2V, damit kannst du mit nem Multimeter Elektronen zählen. Just kidding. Du solltest Dein Meßprinzip überdenken. Cheers Detlef
Detlef _a wrote:
> Just kidding. Du solltest Dein Meßprinzip überdenken.
Ja, zum Beispiel durch wiegen. So ein Elektron wiegt ja auch
schliesslich was...:)
Tja gut es geht eben nunmal um einen Mikroaktor... 100µm Verfahrweg bei einer Auflösung von 100nm mit integriertet Positionserfassung und 10µN Stellkraft. Ich hatte eigentlich an einen Spannungsteiler oder eine Messbrücke gedacht. Vielen Dank für die zahlreichen Beiträge! Schönen Nachmittag noch, Alex
Das bißchen Spannung auch noch teilen? Die höchste Auflösung haben Zeit- oder Frequenzmessungen, deshalb sollte das Verfahren darauf hinauslaufen. Also ein oder zwei Oszillatoren, die gegeneinander gemessen werden.
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