Doppel-WS-Darstellung Mit Zwei Verfahren von der Asyl-Forschung

Themen Umfaßt

Hintergrund
Doppel-WS Mit Zwei Verfahren, Darstellung-Wie es Funktioniert
Feed-back
Bild-Beispiele Mit Zwei Verfahren
Graphit
DNS in der Flüssigkeit
Schlussfolgerung

Hintergrund

Doppel-WS-Darstellung gibt eine große Vielfalt von Techniken um. Wir haben diese verschiedenen Abbildungstechniken aufgegliedert, den Modus für verschiedene Anwendungen speziell zu beschreiben. Tabelle 1 erklärt die verschiedenen Doppel-WS-Techniken zusammen mit den MFP-3D Software-Einstellungen, die für Darstellung benötigt werden. Für diese Anwendungsanmerkung nur Doppel-WS-Darstellung mit zwei Verfahren wird behandelt.

 

 

MFP-3D Software-Einstellungen

Technik

Beschreibung

Frequenz 1 f1

Frequenz 2 F2

Treiben Sie 1-2

Modus: Antrieb

Mit Zwei Verfahren

Treiben Sie die 1. und 2. Resonanz.

Nahe an grundlegender Resonanz

Nahe an 2. Resonanz

Auf-Auf

Doppel-WS: Erschütterung

MFM

Mit Zwei Verfahren mit speziellen Betriebsparametern und einem magnetischen Kragbalken.

Nahe an grundlegender Resonanz

Nahe an 2. Resonanz

Auf-Auf

Doppel-WS: Erschütterung

Passives mit zwei Verfahren

Ähnlich mit zwei Verfahren, aber der 2. Resonanz wird nur geüberwacht, getrieben nicht.

Nahe an grundlegender Resonanz

Nahe an 2. Resonanz

Ein-Aus

Doppel-WS: Erschütterung

Aktive Harmonik

Ähnlich mit zwei Verfahren, aber einer höheren Harmonik getrieben.

Nahe an grundlegender Resonanz

f2=Nxf1, wo N eine ganze Zahl ist

Auf-Auf

Doppel-WS: Erschütterung

Passive Harmonik

Höhere Harmonik wird einfach geüberwacht, getrieben nicht.

Nahe an grundlegender Resonanz

f2=Nxf1, wo N eine ganze Zahl ist

Ein-Aus

Doppel-WS: Erschütterung

DFRT

Indem es bei einer Frequenz unterhalb der Resonanz (A1) und anderen oben treibt (A2), gibt das A2-A1 ein Fehlersignal, das wir verwenden können, um die Resonanzfrequenzänderungen aufzuspüren.

Etwas unterhalb der grundlegenden Resonanz (A~Amax/2)

Etwas über grundlegender Resonanz (A~Amax/2)

Auf-Auf

Doppel-WS zum Zu Rütteln

DFRT-PFM

Piezo WarteKraft-Mikroskopietechnik unter Verwendung des oben genannten.

Etwas unterhalb der grundlegenden Resonanz (A~Amax/2)

Etwas über grundlegender Resonanz (A~Amax/2)

Auf-Auf

PFM: Doppel-WS zum Chip

Doppel-WS Mit Zwei Verfahren, Darstellung-Wie es Funktioniert

Doppel-WS-Darstellung Mit Zwei Verfahren nutzt die Flexibilität und die Leistung der digitalen Signalverarbeitung innerhalb des MFP-3D FLUGHANDBUCH-Anlagencontrollers. Die Idee hinter diesem ist einfach. Kragbalken sind erweiterte mechanische Nachrichten und haben viele verschiedenen flexural Eigenfrequenzen. In der Vergangenheit WS-haben Atomkraftmikroskope gewöhnlich einen jener Modi, normalerweise die Grenzfrequenz oder „des grundlegenden“ Modus erregt und dann die Amplitude oder die Frequenz dieses Modus als der Input für eine Feed-backanlage verwendet, die die Spitzeprobe Trennung steuert. Wenn die Amplitude des grundlegenden Antrages verwendet wird, ist das Ausdruck „Amplitude Modulierte FLUGHANDBUCH“ (AM-AFM) eingesetzt worden.

Abbildung 1. Doppel-Modusamplitude WS 2. Mit Zwei Verfahren bedeckt auf übertragener FLUGHANDBUCH-Topographie (Spitzen) und dem grundlegenden Phasenbild bedeckt auf Topographie (Unterseite) des Mehrkomponenten- Brandungswachses. Beachten Sie das kontrastreiche sichtbare im Doppel-WS-Bild mit zwei Verfahren und im relativen Mangel an Kontrast in der grundlegenden Phase. 4µm Scan.

Eine gerupfte Gitarrenzeichenkette hat die höheren flexural Resonanzen, die harmonisch sind und bedeutet die, wenn die Grund-Mode bei einer Frequenz f ist0, die folgende Resonanz, ist an 2f0, das folgende ist an 3f0 und so weiter. Für beinahe sehr einige sehr fachkundige Baumuster sind freitragende Eigenfrequenzen unharmonisch. Kolben und Jaschke sowie Sarid geben nette Zusammenfassungen von freitragenden Mechanikern. Abbildung 2 gibt die theoretischen Eigenfrequenzen für geformte Kragbalken des Sprungbrettes für die ersten Eigenfrequenzen. Die gemessenen Eigenfrequenzen für zwei Repräsentativkragbalken, den Olymp AC-240 (für Luftdarstellung) und Olymp-Bio-Hebel (für flüssige Darstellung) werden auch ausgedruckt.

Abbildung 2. Theoretische Eigenfrequenzen vom Sprungbrett formte Kragbalken im Hinblick auf die Grundlage, das w1 sowie die Eigenfrequenzen für den Olymp AC240 und Bio-Hebel. In diesen Fällen stimmen die theoretischen Vorhersagen gewöhnlich mit den gemessenen Ergebnissen bis mittendrin 10% überein.

Eine der einfachsten Methoden für das Betrachten des Effektes der höheren Modi ist, sie, unter Verwendung der gleichen Maschinerie direkt zu treiben, die wie die montiert wird, die in WS-Darstellung verwendet wird. Wie mit WS-Darstellung unter Verwendung der ersten Eigenfrequenz, wird die Amplitude des Kragbalkens, der bei der Antriebsfrequenz gemessen wird, als das Fehlersignal in einer Rückkopplungsschleife verwendet. Steifer et al. beobachteter erhöhter Phasenkontrast auf einer Probe unter Verwendung der dritten Eigenfrequenz eines dreieckigen Kragbalkens. Crittenden et al. haben auch unter Verwendung der höheren Harmonik für Darstellung, weil die Antwort der höheren Harmonik schärfer ist, als die Antwort der grundlegenden Resonanz erforscht.

Wenn die periodischen abstoßenden Interaktionen zwischen der Spitze und der Probe nichtlinear sind, verbinden sie Antrag in höhere Harmonik. Dieses kann Informationen über die mechanischen Eigenschaften der Probe zur Verfügung stellen. Während einer einzelnen AM-AFM Schwingungsschleife prüft die Spitze gewöhnlich eine Reichweite der Kräfte, von der langen Reichweite, die zum Kurzstreckenabstoßenden attraktiv ist. Wenn die Spitze auf die kurzen erstreckten abstoßenden Kräfte einwirkt, können Informationen über die mechanischen Eigenschaften der Probe eingeholt werden.

Für einzelne Oszillationsmodusdarstellung wenn die Phasenänderung positiv ist, ist es üblich, den Aufnahmemodus anzusprechen, wie „Nettoattraktiv“ oder einfach „attraktiv“. Wenn die Phasenänderung negativ ist, gekennzeichnet der Modus als „abstoßend“. Vor Kurzem veröffentlichten Rodriguez und Garcia eine theoretische Simulation einer berührungsfreien, attraktiven Modustechnik, in der der Kragbalken bei seinen zwei niedrigsten Eigenfrequenzen getrieben wurde. In ihren Simulationen beobachteten sie, dass die Phase des zweiten Modus eine starke Abhängigkeit auf der Hamaker-Konstante des Materials hatte, das abgebildet ist und bedeutete, dass diese Technik verwendet werden könnte, um chemische Informationen über die Oberflächen zu extrahieren, die abgebildet sind. Andere Arbeit durch Garcia Gruppe hat auch gezeigt, dass die kompositionelle Empfindlichkeit eines FLUGHANDBUCHS durch die simultane Erregung seiner ersten zwei normalen Eigenfrequenzen 1-2 erhöht wird.

Abbildung 3 zeigt die Grundidee Doppel-WS-Aufnahmemodus mit zwei Verfahren unter Verwendung zwei gewöhnlich unharmonischer Eigenfrequenzen eines Kragbalkens. Der Kragbalken wird mit einer linearen Kombination von sinusförmigen Spannungen, nahe an den Eigenfrequenzen, f1 und F2 getrieben. Dieses Signal wird, die Basis eines Kragbalkens mit einer „piezo Erschütterung“ zu treiben verwendet. Die Experimente, die hier berichtet wurden, wurden mit einem magnetisch aktivierten Kragbalken mit ähnlichen Ergebnissen wiederholt. Es wird erwartet, dass andere Betätigungsmethoden, in denen zwei Antriebswellenformen summiert werden können, prüfen, wie effektiv. Der resultierende Antrag des Kragbalkens wird mit einem Stellungsgeber gemessen. Dieses Signal der Reihe nach wird als der Input für zwei unterschiedlich Verriegelung-in den Verstärkern verwendet, in denen der Funktionsgenerator f1 verwendet wird, während ein Bezug für ein lockin und f2 als Bezug für das andere verwendet wird. Die Ausgabe der lockin Verstärker, einschließlich die Kartesische Inphase und Quadraturpaare (x1, o1, x2, y)2 und polare Amplitude und Darstellungen der Phase (1A,1 Ø,2 A,2 Ø) des freitragenden Antrages bei die zwei oder mehr Frequenzen kann an den Controller dann weitergegeben werden, in dem sie mit anderen Signalen angezeigt werden, gesichert werden, kombiniert werden, und in den Rückkopplungsschleifen verwendet werden können.

Abbildung 3. In Doppel-WS mit zwei Verfahren wird der Kragbalken bei zwei (oder mehr) Frequenzen getrieben und gemessen. Die sinusförmige „Erschütterungs“ Spannung ist eine Summe Spannungen bei Frequenzen f1 und F.2 Der freitragende Ausschlag enthält dann Informationen an beiden jener Frequenzen, wie in der roten Kurve gezeigt. Die Amplitude und die Phase bei den zwei Frequenzen werden dann wieder durch die zwei Lockins getrennt und weitergeleitet an den Controller. Der Controller kann eine oder beide der Eigenfrequenzen verwenden, um eine Rückkopplungsschleife laufen zu lassen.

Feed-back

Wie mit herkömmlicher WS-Darstellung, wird die Amplitude des Kragbalkens als das Feed-backfehlersignal verwendet. Es gibt einen Unterschied hier jedoch da es zwei Amplituden - eine bei jeder Antriebsfrequenz gibt. Die Initiale resultiert wir darstellen Gebrauch die Amplitude der Grundfrequenz A1 als das Feed-backfehlersignal und die grundlegende Phase Ø1, die zweite Eigenfrequenzamplitude A2 und Phase Ø2 wie „tragen-entlang“ Signalen. Die Umkehrung dieses und die Anwendung der größeren Eigenfrequenzamplitude als Feed-back und das Tragen der grundlegenden Amplitude und der Phase entlang können interessante Ergebnisse auch erbringen. Die Summe aller Amplituden, wie das Fehlersignal auch stabile Darstellung erlaubte.

Ein interessantes Merkmal dieses Maßes ist, dass die Signalaufbereitung am gleichen freitragenden AusschlagDatenstrom für jeden flexural Modus durchgeführt werden kann. Mit einer digitalen lockin Implementierung zum Beispiel diese bedeutet, dass die selben empfindlichen Detektor in Position bringen und Analog-Digitalumformer (solange er genügende Bandweite für den höheren Modus hat), verwendet werden kann, um Informationen betreffend die eindeutigen Eigenfrequenzen zu extrahieren.

Bild-Beispiele Mit Zwei Verfahren

Graphit

Abbildung 4 zeigt ein 30µm Bild, das auf einer in hohem Grade orientierten pyrolitic Graphitoberfläche (HOPG) gemacht wird. Der Kragbalken war ein Kragbalken des Silikons AC-240 von Olymp. Er wurde bei der grundlegenden (f~69.5kHz,1 A~8nm)1 und zweiten Eigenfrequenz (f~405kHz,2 A~8nm)2 getrieben. Keine beträchtlichen Unterschiede wurden für ähnliche Kragbalkendarstellung die Graphitoberfläche beobachtet. Der Z-Feed-back Regelkreis wurde unter Verwendung der grundlegenden Amplitude A als1 das Fehlersignal bedient. Die Topographie (a) zeigt die erwarteten Terrassen, die durch die einzelnen oder mehrfachen Atomschritte getrennt werden. Der erste Kanal der Modusamplitude (b) ähnelt einem gefilterten Hochpaßbild der Topographie. Das grundlegende Phasenbild (c) zeigt eine durchschnittliche Phasenverzögerung von ~34° und von sehr wenig Variante (≤1°-Standardabweichung) und bedeutet, dass der Kragbalken durchweg im abstoßenden Modus war. Wieder gibt es sehr wenig Kontrast im grundlegenden Phasenbild. Das zweite Modusamplitudenbild (d) hat jedoch beträchtlichen Kontrast, mit breiten Änderung- am Objektprogramm, regionen zeigend, wo A2, die zweite Modusamplitude, durch Spitzeprobe Interaktionen verringert wurde. Eine dreidimensionale Wiedergabe der Oberflächentopographie (a) mit der zweiten Eigenfrequenzamplitude (d) „angestrichen“ auf die übertragene Oberfläche (e) erlaubt, dass die kontrastreichen zweiten Modusdaten mit der Topographie aufeinander bezogen werden. Obgleich (e) es deutlich dort ist ein hohes Maß Wechselbeziehung macht, gibt es auch Grenzen in der zweiten Modusamplitude, die scheinen, keinen Anschluss zu den topographischen Merkmalen zu haben.

Abbildung 4. die Graphitbilder A-D, die verschiedene Aufnahmemodi (Oberseite) zeigen und Doppel-Modusamplitude WS 2. die mit zwei Verfahren, die auf FLUGHANDBUCH bedeckt wurde, übertrug Topographie (Unterseite), 30µm Scan.

DNS in der Flüssigkeit

Doppel-WS-Darstellung Mit Zwei Verfahren funktioniert auch gut für AM-AFM Darstellung in den Flüssigkeiten. Eine Λ-Auswahl Probe Desoxyribonukleinsäure (DNS) mit hoher Schreibdichte wurde in eine dichte Matte auf frisch zerspaltetem Glimmer vorbereitet. Abbildung 5 zeigt die Antwort eines 60µm langen Olymp-Bio-Hebels in der Flüssigkeit, die an seiner grundlegenden Resonanz (f~8.5kHz,1 A~8nm)1 getrieben wird und an seinem zweiten Modus (f~55kHz2, A~5nm2) in der DNS-Pufferlösung. Die Topographie (a) zeigt eine dichte Matte des Materials auf der Oberfläche ohne die klaren Stränge von DNS sichtbar. Ähnlich zeigt die grundlegende Amplitude (b), der Kanal, der für das Feed-backfehlersignal verwendet wird, keine bestimmte Zelle. Der grundlegende Phasenkanal (c) zeigt subtilen Kontrast zwischen dem Hintergrund und einer Zelle, die Andeutungen des Seins Stränge von DNS-Molekülen zeigt. Die zweite Modusamplitude (d) stellt klar, kontrastreiche Bilder der gleichen DNA-Stränge dar. Die Stränge sehen, entsprechend einer erhöhten Ableitung dunkel aus. Dieses ist mit den DNA-Strängen in Einklang etwas, die weniger zur Probe und folglich fähig, etwas von der zweiten Eigenfrequenzenergie zu absorbieren gesprungen werden. Wieder gewährten die Wiedergabe der Topographie in drei Abmessungen und das Anstreichen der zweiten Modusamplitude auf Oberseite (e) die räumlich aufeinander bezogen zu werden Topographie und zweite Modusdie amplitude.

Abbildung 5. (a) Topographie, (b) grundlegende Amplitude, (c) grundlegende Phase, (d) Doppel-Modusamplitude WS zweiter mit zwei Verfahren DNS, Scan 750nm. (e) Zweite Modusamplitudendaten bedeckt auf übertragener FLUGHANDBUCH-Topographie.

Schlussfolgerung

Indem man die freitragende Antwort bei zwei verschiedenen Frequenzen misst, ist es möglich, den Unterschied herein zu betrachten, zum Beispiel signalisiert die Phase bei der grundlegenden Antriebsfrequenz und bei einer Antriebsfrequenz des höheren Modus. In der Zukunft hilft dieses möglicherweise bei der Extrahierung von Frequenz-abhängigen mechanischen Eigenschaften der Probe. Beträchtliche Kontrastunterschiede können beobachtet werden, indem man einen abstoßenden Kragbalken des Modus AM-AFM an mehr als einer seiner flexural Resonanzen betreibt. Während Forschung fortfährt, lernen wir ständig mehr über Doppel-WS Mit Zwei Verfahren. Bringen Sie Asyl-Forschung in Kontakt, um über die spätesten Entdeckungen und die Anwendungen auf dieser Technik zu lernen.

Quelle: Doppel-AC™-Darstellung Mit Zwei Verfahren
Ein ganzer Satz Bezüge kann gefunden werden, indem man das Originaldokument anspricht
Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Asyl-Forschung

Date Added: May 7, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 17:52

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