Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 25, 2009

Detection of Micronewton Forces in Tribology

M. Scherge , S.I. Ahmed , O. Mollenhauer and F. Spiller
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

The main field of activity of microtribology are Microelectromechanical Systems (MEMS). Those systems can be regarded as advanced film-based devices. Since the dimensions of a MEMS are in the range of micrometers to millimeters, due to low mass and contact area the interaction of the micro parts is confined to the adsorbate layers (mainly water). To achieve a good performance as well as a long lifetime it is necessary to control the adsorbate coverage of the micro parts. Besides the tools of surface science (XPS, HREELS, AES,...) a precise characterization of the adsorbate film with respect to mechanical properties (adhesion, friction, mechanically induced desorption) is required. Those needs are met with a new generation of test equipment comprising of sensors and actuators. Force sensing devices made of glass are introduced to measure ultra low deflections caused by the interaction of the micro parts via the adsorbate layer. The devices combine precisely etched glass structures (bending beams) with fiber optics.

Abstract

Das Hauptarbeitsgebiet der Mikrotribologie sind Mikroelektromechanische Systeme (MEMS). Da die Dimensionen eines MEMS zwischen Mikro- und Millimeter angesiedelt sind, ist die Wechselwirkung der Mikroteile aufgrund geringer Masse und Kontaktfläche auf die zwischen den Teilen vorhandene Adsorbatschicht (zumeist Wasser) beschränkt. Um eine hohe Lebensdauer sowie gute Funktionalität zu gewährleisten, ist es notwendig, die Adsorbatbedeckung aktiv zu beeinflussen. Neben den Verfahren der Oberflächenphysik (XPS, HREELS, AES,...) ist eine präzise Analyse des Adsorbatfilms bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften (Adhäsion, Reibung, mechanisch induzierte Desorption) notwendig. Diese Forderungen werden durch eine neue Generation von Messgeräten abgedeckt, die eine Kombination von Sensoren und Aktoren darstellen. Die durch die Adsorbatschicht hervorgerufenen, sehr kleinen Kräfte wurden mittels eines aus Glas gefertigten Kraftsensorsystems gemessen. Das Sensorsystem besteht aus exakt geätzten Glasstrukturen (Biegeelemente) sowie faseroptischen Sensoren.

Published Online: 2009-09-25
Published in Print: 2000-07-01

© 2000 by Walter de Gruyter Berlin/Boston

Downloaded on 1.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1524/teme.2000.67.7-8.324/html
Scroll Up Arrow