Page 71 - 《真空与低温》2025年第3期

342 真空与低温 第 31 卷 第 3 期

方面，模型未考虑到谐振环、谐振梁与其周围抵近 MEMS-CMOS ±4 g piezoresistive accelerometer[J]. Sensors
结构之间的相互作用，抵近结构提高了分子与谐振 and Actuators A，2014，210（1）：77−85.
梁、环之间的碰撞频率，从而使得实际的气体阻尼 [5] XU M H，FENG Y J，HAN X D，et al. Design and fabrica-
系数大于模型设计值。 tion of an absolute pressure MEMS capacitance vacuum sen-

sor based on silicon bonding technology[J]. Vacuum，2021，
5 总结
186：11006.
本文提出了一种环形谐振式传感器，并论证了
[6] HAN X D，LI G，XU M H，et al. Differential MEMS capacitan-
其用于真空测量的可行性，有望用于解决硅基传感
ce diaphragm vacuum gauge with high sensitivity and wide
器无法耐受抵抗氟等离子体刻蚀的问题。构建了
range[J]. Vacuum，2021，191：110367.
环形谐振式传感器的气体阻尼损耗模型，分析了气
[7] PUNCHIHEWA K G，ZAKER E，KULJIC R，et al. Compari-
体阻尼以及真空测量范围的影响因素。同时，基于
sons between membrane，bridge and cantilever miniaturized
激光改性工艺制作了电磁驱动环形谐振式传感器
resistive vacuum gauges[J]. Sensors，2012，12（7）：8770−8781.
样机，等效模态频差仅为 0.312‰，具有较高的加工
[8] JIANG W，WANG X，ZHANG J W. A single crystal silicon
精度和较低的阻尼不对称性。真空测试结果表明，
micro-Pirani vacuum gauge with high aspect ratio structure[J].
环 形 谐 振 式 传 感 器 线 性 测 量 范 围为 0.1~130 Pa，
Sensors and Actuators，2010，163（1）：159−163.
分辨力约为 0.01 Pa。该量程范围约相当于满量程
[9] LAI J H， KONG Y M， JIAO B B， et al. Study on fusion
133 Pa 的电容型压力传感器，有望在半导体工艺中
mechanisms for sensitivity improvement and measurable pre-
用于含氟离子的工艺监控。后续的研究中，需要进
ssure limit extension of Pirani vacuum gauges with multi heat
一步开展器件的计量特性研究，包含气体成分影响
sinks[J]. Journal of Microelectromechanical Systems， 2020，
以及温度影响等，同时还需要进一步展开氟离子刻
29（1）：100−108.
蚀耐受研究。
[10] KOLARI K. Deep plasma etching of glass with a silicon sha-
参考文献： dow mask[J]. Sensors and Actuators A，2008，141：677−684.
[11] KHAN M J，TSUKAMOTO T，FARISI M S A，et al. Fabri-
[1] LI Q S， XIAO D B， ZHOU X， et al. 0.04 degree-per-hour
cation method of micromachined quartz glass resonator using
MEMS ring resonator gyroscope with high-quality factor
sacrificial supporting structures[J]. Sensors and Actuators A，
（510 k） and long decaying time constant （74.9 s）[J]. Micro-
2020，305：111922.
systems & Nanoengineering，2018，4（1）：46−56.
[12] KIM S B，NA Y H，KIM J H. Thermoelastic damping effect
[2] 王呈祥，侯占强，肖定邦，等. 用于高真空测量的 MEMS 谐
on in-extensional vibration of rotating thin ring[J]. Journal
振式真空计研制及其性能研究 [J]. 真空与低温，2022，
of Sound and Vibration，2010，329：1227−1234.
28（4）：425−431.
[13] 陈德勇. 微机械谐振梁压力传感器研究 [D]. 北京：中国科
[3] ZHOU X，XIAO D B，HOU Z Q，et al. Influence of the struc-
学院电子学研究所，2002.
ture parameters on sensitivity and brownian noise of the ring
[14] 任森. SOI 基高精度微机械谐振式压力传感技术研究 [D].
resonator gyroscope[J]. IEEE Journal of Microeletromechan-
西安：西北工业大学. 2015.
ical Systems，2017，26（3）：519−527.
[4] ROY A L，SARKAR H，DUTTA A. A high precision SOI （责任编辑：郭 云）

引文信息：王呈祥，李青松，吴锴，等. 环形谐振式传感器及其真空气体阻尼特性研究[J]. 真空与低温，2025，31（3）：336−342.
WANG C X，LI Q S，WU K，et al. Vacuum gas damping characteristics of the ring resonant sensor[J]. Vacuum and Cryo-
genics，2025，31（3）：336−342.