border=0

It apparaat en it prinsipe fan 'e operaasje fan' e ACM

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Ein 1986 fan datselde Binnig stelde it ûntwerp fan in ynstrumintynstrumint dat in nije-generaasje mooglik meitsje kin dat jo ûndersiken ûndersykje te ûntdekken fan unferwacht detail, mar net needsaaklik elektrysk leit. It nije apparaat waard neamd in atomêre krêftmikroskoop, en hjoed is it fan be>

Fig. 1. It prinsipe fan it funksjonearjen fan in atoommikroskoop (AFM).

It prinsipe fan 'e operaasje fan in atomêre krêftmikroskoop (AFM) is basearre op it gebrûk fan atomyske bondelkrêften dy't betsjutte tusken atomen fan mate. By lytse ôfstannen tusken twa atomen (sawat ien angstrom) aktearjende krêften, en op grutte ôfstannen - oantreklike troepen. Folslein ferlykbere krêften operearje tusken alle konvergjende lichems. By it scannen fan atomêre krêftmikroskoop binne soksoarte lichems it ûndersiik ûndergrûn en de tip dy't oer him hinne glykt. Meastentiids wurdt in diamantnadel brûkt yn it ynstrumint, dat reidrekt oer it oerflak fan 'e echte samling (sa't se sizze, it scans dizze oerflak). As de krêft F tusken it oerflak en de tip feroaret, wurdt de spring P, wêryn it fêst, ferdwûnet, en sa'n ôfwiking wurdt opnommen troch de sensor D. Jawis benammen pryzisearje en sensitive - presjitsje - ferplichtingsmeters, lykas optyske, kapasitele, kinne brûkt wurde as sensor yn 'e AFM. of tunnelgeven. It figuer lit de lêste soarte fan sensor sjen, feitlik is itselde needel dat brûkt wurdt yn in scan-tunneling mikroskoop.

De ôfwizing fan it elastysk elemint (maitiid) draacht ynformaasje oer de hichte fan 'e reliëf - de oerflak topografy en, mear as oer de funksjes fan interatomyske ynteraksjes. It kin sein wurde dat yn in atomikaal mikroskoop it scannen fan 'e probleem ûnder ûndersyk bart op' e "oerflak fan in konstante krêft", wylst yn 'e STM - lâns it oerflak fan in konstante tunnelstroming. De begjinsels fan prestisjele kontrôle, basearre op feedback en it fangen fan de ûnbidige feroaringen yn 't oerflak topografy, binne hast itselde yn STM en AFM.

Fig. 2. Skema fan it scannen atomêre krêftmikroskoop.

Scannen atomyske krêftmikroskoop mei optyske sensor foar kantineferfoarming.

It figuer lit in skema fan in atomêre krêftmikroskoop sjen. O - tip (needel), P - de maitiid dêr't it fêst is; P, Px, Py, Pz - piezoelektrische transducers. Yn dit gefal wurdt Px en Py brûkt foar it probearjen fan 'e probleem ûnder de needel, en Pz kontrolearret de ôfstân fan it tip nei it oerflak, D is in tunnel sensor dy't de ôfwikingen fan' e maitiids opnij hâldt mei de tip.

It atomêre krêftmikroskoop kin brûkt wurde om de oerflakmikrorelief fan elke substansje, sawol as leitend en net-leitend, te bepalen, mei ferskate ûnferskilligens fan 'e struktuer dy't op' e ûndergrûnske ûndergrûn bepaald binne, bygelyks opdielingen of opfallende defekten, as allerhanne ûnferwachtingen. Dêrnjonken makket AFM it mooglik om de grinzen fan ferskillende blokjes te iepenjen yn in kristal, benammen domeinen. Koartsein, mei help fan in atomêre krêftmikroskoop, hawwe fysiasten begon te wêzen intensyf biologyske objekten, bygelyks DNA molekulen en oare makromolekulen, benammen foar de doelen fan 'e opkommende en, miskien, tige be>

Meastentiids wurdt in ynteraksje begrepen as de oanlûking of repussje fan in kantilefaze probleem dy't feroarsake is troch Van der Waals-krêften. Mei spesjale kanillers kinne jo de elektryske en magnetyske eigenskippen fan it oerflak ûndersykje. Yn tsjinstelling ta in scan-tunneling mikroskoop, mei AFM kinne ûndersykje sawol leit- en net-leitende plakken. Dêrnjonken kin AFM it reliëf fan in probleem mjitten yn in floeiwerp megare, wêrtroch't wurkje kin mei organyske molekulen, lykas DNA.

De romtlike oplossing fan in atomêre krêftmikroskoop hinget ôf fan 'e krúspoarius fan' e tip fan 'e probleem. De oplossing berikt atomikaal vertaalich en hat inoar horizontaal grutter.

De wichtichste technyske swierrichheden by it meitsjen fan in mikroskoop:

De ûntjouwing fan in needle, echt oan 'e atomyske grutte wiist.

Meitsjen fan meganyske (ynklusyf thermyske en frije stabiliteit) op in nivo better as 0.1 angstrom.

It meitsjen fan in detector is mooglik om sokke lytse bewegings op betroubere fêst te befestigjen.

In ûntwerp fan in scansysteem mei in stap yn 'e angstrom-lobben.

Bewust fan glêd konvergjen fan it needle oan it oerflak.

Sa is, yn fergeliking mei in rûnte elektronenmikroskoop (SEM), in atomêre krêftmikroskoop hat ferskate foardielen . Dus, yn tsjinstelling ta SEM, dy't in pseudo-trije-diminsjoneel ôfbylding fan 'e problemenflater jout, kin AFM in wier dreger-dimensjeare oerlêstens krije. Boppedat freget it net-leitende oerflak, bedoeld mei AFM, de tapassing fan in leitende metallyske ljochting, dy't faak liedt ta in spitige ferfoarming fan it oerflak. SEM freget in fakuüm foar gewoane operaasje, wylst de measte AFM-moden yn loft of útfierd wurde kinne yn flüssigens. Dizze omstannichheid iepenet de mooglikheid om te studearjen fan biomakromolekulen en libbensdoelen. Yn prinsipe kin AFM hegere resolúsje jaan as SEM. Sa waard it toandele dat AFM in echte atomyske resolúsje leverje kin ûnder ultra-fytsers. De ultra-faksofmuorre AFM-resolúsje is vergelykber mei in scanning tunnelingmikroskoop en in transmeteelelektronmikroskoop.

By it fergelykje mei SEM, moat de lytse grutte fan it scansjild ek oanfoard wurde oan it ûntbrekken fan AFM. SEM kin in oerflak fan meardere milimeter yn 'e laterale fleantyk scannen mei in hichteferskil fan ferskate milimeters yn' e fertikale fleane. De AFM hat in maksimale hichteferskil fan in pear mikrons, en in maksimale scanfjild op 'e bêste is 150 × 150 mikrons².

In oar probleem is dat by hege resolúsje de ôfbyldingskwaliteit wurdt bepaald troch de krúspoaring fan 'e tip fan' e probleem, dy't, as jo de falske probleem kieze, liedt ta it ferskinen fan artifacts yn it resultaat.

Normale AFM is net mooglik om it oerflak as snel as SEM te dwaan. AFM-ôfbyldings meie in pear minuten krije om te krijen, wylst de SEM, nei it pumpen, hast probearje kin yn wurklikheid, mar mei relatyf lytse kwaliteit.

Troch de lege snelheid fan 'e AFM-sweep binne de bylden ferwidere troch thermyske drift, wêrtroch't de mjitgenauigheid fan' e eleminten fan 'e skonklike relief ôfnimt. Om de snelheid fan 'e AFM te ferheegjen, waarden ferskillende konstruksjes útsteld, wêrûnder in probepuntmikroskoop fideo video ACM ûnderskieden wurde kin. Video ACM biedt in befredigere kwaliteit fan oerflakke bylden mei de frekwinsje fan in televyzenscan, dy't noch faker as op in reguliere SEM is.

Neist de thermale drift kinne de AFM-ôfbyldingen ek ferfoarme wurde troch de hysteresis fan it piezokeramyske materiaal fan 'e scanner en de cross parasitêre ferbinings tusken de X, Y, Z-eleminten fan' e scanner. Om korrektes yn echt te korrigearje, binne moderne AFM's gebrûk fan software of scanners dy't mei slute-loop-trackingsystemen opslein binne, wêrûnder lineêre posysje-sensoren. Guon AFM, ynstee fan in piezotube-scanner, brûke XY- en Z-eleminten, dy't meganyk sûnderleare binne oan elkoar, wat makket it mooglik om guon fan 'e parasitêre ferbining út te sluten.

AFM kin brûkt wurde om it type atoom yn in kristalgitter te bepalen. De AFM- en STM-manipulator makket, mei dimensjes fan in pear sintimeter, de needle om mei in resolúsje better than 0,1 te ferpleatse. As in yndustrial robot in likense ferplichtingsgenauigens hat mei dimaten fan sa'n meter, dan mei in needel yn 'e manipulators klikte, koe hy in sirkel tekenje mei in diameter fan ferskate nanometers.

De temperatuerkoeffinistyk fan lineêre útwreiding fan 'e measte materialen giet oer . As de manipulator in pear sintimeter is yn grutte, feroaret in temperatuerferoaring fan 0,01 ° it needle om te feroarjen as in resultaat fan thermal drift troch 1.

Cantilever (Ingelsk-kantoar - konsonant , konsole) is de goed fêstige namme foar it meast foarkommende mikromechanyske problema-ûntwerp by it scannen fan atoommikroskopy.

De cantilever is in massive rjochthoekige basis, sa'n 1.5 × 3,5 × 0,5 mm yn 'e grutte, mei in beam dy't it útstjit (de kantine sels), sa'n 0,03 mm breed, en fan 0,1 oant 0,5 mm >

Yn 'e regel is de folsleine struktuer, mei útsûndering, miskien, fan in needel, in silisyk monokrystal. Cantilevers binne ek makke fan silisiumnitrid (Si3N4) of polymers. It produksjeproses is fergelykber mei de produksje fan silisyk elektronyske apparatuer, en befettet troei- of fleske faze-etten fan 'e substrat. Sa kinne kantilefertsjinsten handich binne foar massa produksje.

By it ûntwikkeljen fan kantileferieningen wurde de neikommende twa ekwikingen brûkt, dy't be>

De earste is de saneamde Stoney's formule, dy't it ûntbrekken fan 'e ein fan' e kant fan 'e kant fan' e sturt mei de oanwêzige mechanike stress σ ferbynt:

wêr't de Poisson's-ferhâlding is, is E de Young's modulus, L is de lingte fan 'e beam, en t is de dikte fan' e strakbalke. Beam-ôfwaging is ûntdutsen troch gefoelige optyske en kapazitive sensor.

De twadde ekigaasje stelt de ôfhinging fan 'e elastyske koeffizienten fan' e kantile k op har grutte en materiële eigenskippen:

wêr't F de oanfraach krêft is, en w is de breedte fan 'e kantker.

De koeffizientel fan elastisite is ferbûn oan 'e resonantfrekwinsje fan' e kantile ω0 neffens de wet fan 'e harmonyske oszillator:

.

In wiziging yn 'e krêft dy't oanwêzich is oan' e kant fan 'e kant, kin in skip yn' e resonantfrekwinsje. Frequency shift kin mei grutte getal mjitten wurde op it prinsipe fan de lokale oscillator.

Ien fan 'e wichtige problemen yn' t praktyske gebrûk fan 'e kantel is it probleem fan' e kwadratyske en kubyske ôfhinklikens fan 'e eigenskippen fan' e kantleur op 'e grutte. Dizze net-lineêre ôfhannelingen betsjutte dat kantiloaren frijwat gefoelich binne foar feroaringen yn prosessenparameters. Residuele ferformaasjekontrôle kin ek dreech wêze.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

De tydlike karakteristyk fan 'e wittenskip fan aktive stimulâns

Mechanoreceptors

SCHEME fan eksperimint

Utlis fan 'e begripen fan eksiton en polariton

Quantum-mechanyske teory fan superkonduktiviteit

Laterich brekke

Quantum-oszillator basearre op elektromechanikaal resonator

De quantum Hall efekt en har gebrûk yn it bouwen fan de standert fan wjerstân

Lineêre ketting koper. Synteze en analyze

Neutronografy

Breakdown Zener. Field emission

Starke effekt

SQUID op wikseljende stream

Physical Basics of Electron Microscopy Electron Microscope

Somatoviscale sensory systeem. Somatoviscal systeem.

Return to Table of Contents: Physical Phenomena

Views: 4107

11.45.9.63 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .