Tesi di dottorato

I Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) hanno conquistato, anno dopo anno, nuove fette di mercato e al tempo stesso hanno consolidato la loro presenza negli ormai usuali campi di utilizzo: sensori di pressione, accelerometri, testine inkjet per stampanti, proiettori di ultima generazione e etc.

Il grande interesse che essi suscitano per le possibilità di miniaturizzazione di dispositivi
complessi che riuniscono componenti ottiche, meccaniche e elettroniche, ha stimolato lo sviluppo di svariate tecniche di indagine del loro comportamento, dato che l'affidabilità costituisce tutt'ora un fattore cruciale nel loro utilizzo. Per questo motivo, lo sviluppo e il progetto di nuovi prototipi deve essere supportato dalla conoscenza delle reali caratteristiche dinamiche del MEMS. La caratterizzazione dinamica di un dispositivo che modifica la sua posizione in risposta ad una tensione di ingresso necessita la misurazione di una grandezza meccanica come spostamento, velocità o accelerazione. La natura transitoria del fenomeno indagato impone la scelta di uno strumento che abbia ottime prestazioni dinamiche. Per soddisfare i prerequisiti finora esposti, nel corso di questo lavoro si è studiata la possibilità di realizzare un sistema di misura basato sulla Vibrometria Laser Doppler (LDV) per la caratterizzazione dinamica di dispositivi in scala micrometrica. In particolare si è indagato riguardo

lo stato dell'arte, i prodotti presenti in commercio e mediante un'analisi dell'incertezza di categoria B sono state sviluppate delle ipotesi di progetto per la realizzazione di un microvibrometro a scansione che potesse effettuare misure di vibrazione out-of-plane con risoluzione spaziale dell'ordine dei micrometri. Un'ottica di focalizzazione collegato al ramo di misura di un interferometro in fibra e un sistema di visione entrambi motorizzati permette di effettuare un scansione del MEMS con risoluzione spaziale dipendente dalle dimensioni dello spot laser focalizzato (2.5μm). La Frequency Response Function (FRF) del microvibrometro è stata poi confrontata con la FRF di un vibrometro a scansione convenzionale per validare le proprietà del microvibrometro.

Infine, sono state fatte considerazioni sul funzionamento della metodologia di misura e forniti suggerimenti per sviluppi futuri.