Piezoelectric sensors for biological agent detection: optimization of signal to noise ratio
Project goals
The main goals are the following: to design the resonator based on the piezoceramics working in the frequency range up to 10 MHz and ZnO crystal resonator up to 100 MHz. Electrical and noise parameters of the piezosensor and ZnO crystal without antigen layer will be analyzed and mathematical modeling will be used to estimate eigen-functions and eigen-frequencies of both resonators. To improve the signal to noise ratio, detectivity, responsivity and noise equivalent power of both sensors will be experimentally determined. We will concentrate on the optimization of antigen layer and noise measurement error reduction by using a differential measurement set-up.
Keywords
Antigen layerBio-SensorSignal to Noise RatioPiezoceramic Resonator
Public support
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
Programme
KONTAKT
Call for proposals
KONTAKT 5 (SMSM2007ME2)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
2783/2009-32
Alternative language
Project name in Czech
Piezoelektrické senzory pro detekci biologických látek: optimalizace poměru signál/šum
Annotation in Czech
Cílem jsou návrhy senzorů pro frekvenční pásma od 10 MHz do 100 MHz. Senzory jsou tvořeny piezokeramickým monolitickým rezonátorem (10 MHz) a rezonátorem založeným na tenké vrstvě piezokeramiky (100MHz). Šumové a elektrické vlastnosti piezo-senzorů bez antigenové vrstvy budou analyzovány a následně bude vytvořen matematický model popisující tyto vlastnosti. Na základě simulací bude proveden odhad jejich vlastních frekvencí a přenosových funkcí obou senzorů. K dosažení zlepšení poměru signál/šum je nutnéprovést měření citlivosti, rozlišovací schopnosti a ekvivalentního šumového výkonu u obou senzorů. Naším úkolem je konstrukce senzorů na bázi piezokeramiky, a to monolitických rezonátorů a rezonátorů připravených tlustovrstvovou technologií. Tato problematika je součástí grantu GAČR 102/06/0866 ?Nelineární elektroultrazvuková spektroskopie pevných látek?. Dalším úkolem je najít optimální parametry antigenové vrstvy a vypracovat metodiku diferenciálního měření za účelem zvýšení citlivosti.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
"QCM sensor detectivity is determined by g-r and 1/f noise of analyzed gas molecules adsorption and desorption. The model of the molecules exchange on the active layer was derived on the base of Kolmogorov equation. The limit value of detected mass is determined by 1/f noise and depends on the sensor geometry and quality factor. "
Solution timeline
Realization period - beginning
May 1, 2007
Realization period - end
Dec 31, 2009
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Feb 24, 2009
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP10-MSM-ME-U/01:1
Data delivery date
Jun 30, 2010
Finance
Total approved costs
724 thou. CZK
Public financial support
724 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
724 CZK thou.
Public support
724 CZK thou.
100%
Provider
Ministry of Education, Youth and Sports
CEP
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
Solution period
01. 05. 2007 - 31. 12. 2009