Frequency response of microcantilevers in gas, liquid and supercritical CO2

Mikro-mekanik çınlaçlar, yüksek hassasiyetleri, ucuz maliyetleri gibi potansiyel faydaları nedeniyle ağdalıkölçer ve yoğunlukölçer gibi aygıt uygulamalarında son yıllarda yoğun bir şekilde araştırılmaktadır. Bu tez, mikro-çubukların sıklık yanıtlarının süperkritik akışkanlar içinde incelendiği literatürdeki ilk çalışmadır. Bu çalışmada, mikro-çubukların karbondioksit içindeki sıklık yanıtları kullanılarak, çınlaçların çınlanım sıklığı (fR), nitelik katsayıları (Q), ve sönüm katsayıları (ß) ile deney yapılan ortamın yoğunluk (?), ağdalık (?) ve eşsıcaklıklı sıkışırlık (KT) gibi termo-fiziksel özellikleri arasındaki ilişkiler araştırıldı. Uzunlukları 200 µm, 225 µm ve 250 µm, genişlikleri 20 µm ve kalınlıkları 1 µm olan, ince Cr ve Au yaygı içeren çokkatmanlı Ni mikro-çubuklar, geleneksel mikro-yapım teknikleriyle üretildi. Çubuklar, mikro-çubuk yongasını ve sinüsoidal biçimde tahrik edilen elektromıknatısı titreşimsiz tutan özel tasarlanmış Teflon muhafaza yardımıyla, camlı yüksek basınç kabına yerleştirildi. Algılama için bir Lazer Dopler Titreşimölçer kullanıldı. 1 ve 200 atm basınç aralığında 25 °C, 35 °C, 45 °C ve 55 °C sıcaklıklarda deneyler yapıldı. Çınlanım sıklıklarının yoğunlukla, nitelik katsayılarının ise ağdalıkla azaldığı gözlendi. Gaz fazındaki çınlanım sıklığı ve nitelik katsayılarındaki değişmelerin, sıvı veya süperkritik faza oranla daha fazla olduğu kaydedildi. Çınlanım sıklığının gaz fazındaki yoğunluk ve (??)0.5 ile doğrusal değişimi kullanılarak basit bir kalibrasyon yöntemiyle, bu fazdaki yoğunluk ve ağdalık değerlerinin % 1'den küçük hata paylarıyla hesaplanabildiği görüldü. Nitelik katsayıları ve ağdalık arasında ikinci dereceden bir ilişki olduğu anlaşıldı. Ek olarak, sabit bir basınç ve sıcaklıkta ardıl çınlanım sıklığı ölçümlerindeki azalmaların, yoğunlukla eşsıcaklıklı sıkışırlık katsayıları çarpımının çıkaç değerlerindeki kaymaya karşılık geldiği gözlendi. Ek olarak, 25 °C'de kaynama noktasından düşük bir basınçta, Lazer Doppler Titreşimölçer'in verdiği ısıyla ısınan mikro-çubuklar etrafında mikro-boyutlu kabarcıkların oluştuğu gözlendi.