Onderzoekers van de Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) van de Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelden een compacte vloeistofsensor op basis van een met vloeistof gevulde glazen cilindrische schaal. Intrinsieke omtrekmodi van de cilindrische schaal werden akoestisch geëxciteerd en vervolgens gedetecteerd.

De omtreksresonanties van de cilindrische schaal zouden kunnen worden gebruikt om de eigenschappen van vloeistof waar te nemen. Het overeenkomstige resonantieveld was beperkt tot het schaaloppervlak en verbeterde de interactie tussen de akoestische golf en het vloeistofmonster in de schaal, verbetering van de gevoeligheid.

Snelle en nauwkeurige analyse van de eigenschappen van een vloeistof is nodig op gebieden zoals voedselkwaliteitscontrole, petrochemische samenstellingsanalyse en milieumonitoring.

Fononische kristallen, die efficiënt zijn in het moduleren van de voortplanting en distributie van akoestische golven, zijn ontworpen als vloeistofsensoren op basis van gelokaliseerde modi. Echter, de complexe structuur van dit soort sensoren beperkt hun draagbaarheid en integratiemogelijkheden, en de meeste sensoren op basis van fononische kristallen blijven prototypen van een laboratorium in een vroeg stadium.

Op basis van eerdere analytische optimalisatie, Dr. Lin Qin van SIAT ontwikkelde het gefabriceerde systeem dat bestaat uit een glazen cilindrische schaal met een buitenstraal van 150,01 μm, een binnenstraal van 119,98 m, en een lengte van 10 mm. De schaal was gevuld met de te detecteren vloeistof, en het sensormonstervolume was ongeveer 0,45 L.

Om de prestaties van het cilindrische schaalsysteem te evalueren, de onderzoekers onderzochten de transmissiecoëfficiënten van mengsels van water en natriumjodide (NaI) van verschillende concentraties in de schaal. Er is altijd zuiver water rond de schelp.

Wanneer een vlakke akoestische golf met de juiste resonantiefrequentie door de met het vloeibare medium gevulde schaal reisde en de omtreksresonantie van de schaal opwekte, het akoestische veld gelokaliseerd rond het schaaloppervlak zou intensief kunnen interageren met het vloeibare monster.

De resonantietransmissiedip was sterk afhankelijk van de akoestische eigenschappen van de vloeistof. Daarom, de positie van de resonantietransmissiedip zou kunnen worden gebruikt om de akoestische eigenschappen van de vloeistof te meten.

De cilindrische schaal is wegwerpbaar en compatibel met andere microfluïdische componenten, en het zou in toekomstig onderzoek kunnen worden geïntegreerd met lab-on-a-chip-apparaten voor verschillende microfluïdische detectietoepassingen.

De studie is gepubliceerd in Sensoren en actuatoren A:Fysiek .