اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
16,200 تومانشناسه فایل: 6340
چکیده
بسیاری از کاربرد ها در علوم مواد، علوم زیستی و کنترل فرآیند ها از میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM ها) با سرعت های بالا استفاده می کند. جهت رسیدن به این مقصود، عملکرد بسیاری از اجزای مختلف AFM ها باید افزایش پیدا کند. در این کار، تمرکز ما روی سنسور های پایه، قسمت اسکن کننده و قسمت اکتساب داده ها می باشد. در این ما قسمت سنسور های پایه با عرض 10μm را ساخته ایم که فرکانس های رزونانس بالایی را با ثابت فنر پایین ترکیب می کند (160–360 kHz با ثابت فنر 1–5 pN/nm). برای قسمت اسکن ، ما اصول جدید اسکن را بر پایه پیزو های پشته ای (لایه ای) ایجاد کرده ایم که این شرایط به ما این امکان را می دهد تا اسکنر هایی با گستره ی اسکن 15μm را بسازیم در حالی که فرکانس رزونانس بالایی را داریم (بیشتر از 10kHz) برای راه اندازی یک AFM با سرعت بالا و ثبت سیگنال های ارتفاع و خطا به صورت سریع، ما یک سیستم اکتساب داده ی سریع (DAQ) را مبتنی بر کارت های تجاری DAQ و رابط کاربری LabView را استفاده کرده ایم که میتواند 30 قاب در هر ثانیه را با تفکیک 150×150 پیکسل به دست بیاورد.
مقدمه مقاله
امکانات برای میکروسکوپ های نیروی اتمی با سرعت بالا (AFM) به صورت محسوسی توسط گروه های مطالعاتی مختلف از دهه ی 1990 نشان داده شده است . پیشرفت های محسوس در زمینه ی تکنولوژِ در این زمینه موجب شده است که سنسور های پایه با نویز کمتر، سرعت بیشتر، اسکنر هایی با دقت بالاتر و طرح های کنترلی بسیار پیشرفته ایجاد شود. اما کاربرد هایی که در آن ها AFM با سرعت بالا به صورت بالا به صورت موفق استفاده شده است هنوز محدود است، زیرا تعداد کمی از تحقیقات مرتبط در این زمینه به بررسی AFM ها با سرعت بالا پرداخته اند و این ابزار به شدت تخصصی محسوب میباشد. نیاز برای یک بررسی دقیق بر روی AFM ها با سرعت بالا برای کاربرد های گسترده تر در این قسمت به چشم میخورد. در این کار، ما سه حوزه ی ضروری برای AFM ها با سرعت بالا را بررسی کرده ایم و راه حل های مختلف برای هر حالت را ارائه کرده ایم که سرعت تصویر برداری در AFM ها را افزایش میدهد.
ABSTRACT Components for high speed atomic force microscopy
Many applications in materials science, life science and process control would benefit from atomic force microscopes (AFM) with higher scan speeds. To achieve this, the performance of many of the AFM components has to be increased. In this work, we focus on the cantilever sensor, the scanning unit and the data acquisition. We manufactured 10 μm wide cantilevers which combine high resonance frequencies with low spring constants (160–360 kHz with spring constants of 1–5 pN/nm). For the scanning unit, we developed a new scanner principle, based on stack piezos, which allows the construction of a scanner with 15 mm scan range while retaining high resonance frequencies (>10 kHz). To drive the AFM at high scan speeds and record the height and error signal, we implemented a fast Data Acquisition (DAQ) system based on a commercial DAQ card and a LabView user interface capable of recording 30 frames per second at 150 * 150 pixels. PACS 07.79.Lh62.25.+g87.64.Dz85.85.+j
Introduction
The possibilities for high speed atomic force microscopy (AFM) have been impressively demonstrated by several groups since the 1990s [1–8]. Great technological advances have been made in the areas of sensitive low noise cantilever sensors [9,10], faster cantilevers [11], high rigidity scanners [12,13] and control schemes [14–16]. The applications in which high speed AFM has been successfully used, however, are limited, since only a small number of dedicated research labs have high speed AFM capability, and these instruments are highly specialized. The need arises for a versatile, easy to use AFM that allows higher imaging speeds for a broader range of applications. In this work, we discuss three areas necessary for high speed AFM and present modular solutions that allow for the increase of AFM imaging speeds.
- مقاله درمورد اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- پروژه دانشجویی اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- قطعات برای میکروسکوپ نیروی اتمی سریع
- پایان نامه در مورد اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- تحقیق درباره اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- مقاله دانشجویی اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- گزارش سمینار در مورد اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا
- گزارش کارورزی درباره اجزاء مختلف برای میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با سرعت بالا