Proyección De Imagen Doble Bimodal de la CA de la Investigación del Asilo

Temas Revestidos

Antecedentes
CA Doble Bimodal Proyección de imagen-Cómo Trabaja
Feedback
Ejemplos Bimodales de la Imagen
Grafito
DNA en Líquido
Conclusión

Antecedentes

La proyección de imagen Doble de la CA abarca una amplia variedad de técnicas. Hemos analizado estas diversas técnicas de proyección de imagen para describir específicamente el modo para diversas aplicaciones. El Cuadro 1 explica las diversas técnicas Dobles de la CA junto con las configuraciones del software de MFP-3D necesarias para la proyección de imagen. Para esta nota de aplicación, solamente la proyección de imagen Doble bimodal de la CA será discutida.

 

 

Configuraciones del Software de MFP-3D

Técnica

Descripción

Frecuencia 1 f1

Frecuencia 2 F2

Impulse 1-2

Modo: Mecanismo Impulsor

Bimodal

Impulse la 1ra y 2da resonancia.

En o cerca de resonancia fundamental

En o cerca de la 2da resonancia

En-En

CA Doble: Sacudimiento

MFM

Bimodal con parámetros operatorios especiales y un voladizo magnético.

En o cerca de resonancia fundamental

En o cerca de la 2da resonancia

En-En

CA Doble: Sacudimiento

Bimodal Pasivo

Similar a bimodal, pero a la 2da resonancia se vigila, no se impulsa solamente.

En o cerca de resonancia fundamental

En o cerca de la 2da resonancia

Encendido-apagado

CA Doble: Sacudimiento

Armónico Activo

Similar a bimodal, pero a un armónico más alto impulsado.

En o cerca de resonancia fundamental

f2=Nxf1 donde está un número entero N

En-En

CA Doble: Sacudimiento

Armónico Pasivo

Un armónico Más Alto se vigila, no se impulsa simple.

En o cerca de resonancia fundamental

f2=Nxf1 donde está un número entero N

Encendido-apagado

CA Doble: Sacudimiento

DFRT

Impulsando en una frecuencia debajo de la resonancia (A1) y otra arriba (A2), el A2-A1 da una señal del desvío que podemos utilizar para seguir su trayectoria los cambios de la frecuencia de la resonancia.

Ligeramente debajo de la resonancia fundamental (A~Amax/2)

Ligeramente encima de la resonancia fundamental (A~Amax/2)

En-En

CA Doble A Sacudir

DFRT-PFM

Técnica Piezoeléctrica de la Microscopia de la Fuerza de la Reacción usando el antedicho.

Ligeramente debajo de la resonancia fundamental (A~Amax/2)

Ligeramente encima de la resonancia fundamental (A~Amax/2)

En-En

PFM: CA Doble a la Viruta

CA Doble Bimodal Proyección de imagen-Cómo Trabaja

La proyección de imagen Doble Bimodal de la CA se aprovecha de la adaptabilidad y de la potencia del procesamiento de señales digitales dentro del controlador aéreo de sistema de MFP-3D AFM. La idea detrás de esto es simple. Los Voladizos son objetos mecánicos extendidos y tienen muchas diversas frecuencias resonantes flexurales. En El Pasado, los microscopios atómicos de la fuerza de la CA han excitado típicamente uno de esos modos, generalmente la frecuencia más inferior, o modo “fundamental” y después han utilizado la amplitud o la frecuencia de ese modo como la entrada de información para un sistema de votos que controla la separación de la punta-muestra. Cuando la amplitud del movimiento fundamental se utiliza, se ha empleado el término “AFM Modulado Amplitud” (AM-AFM).

Cuadro 1. amplitud Doble Bimodal del modo de la CA 2da sobrepuesta en la topografía rendida del AFM (superior) y la imagen fundamental de la fase sobrepuesta en la topografía (parte inferior) de la cera de varios componentes de la resaca. Note el alto contraste visible en la imagen Doble bimodal de la CA y la falta relativa de contraste en la fase fundamental. exploración de los 4µm.

Una cadena arrancada de la guitarra tiene resonancias flexurales más altas que sean armónicas, significando eso si el modo fundamental está en una frecuencia f0, la resonancia siguiente está en 2f0, el siguiente está en 3f0 y así sucesivamente. Para todos sino muy algunos tipos muy especializados, las frecuencias resonantes voladizas son no armónicas. El Tope y Jaschke así como Sarid hacen análisis agradables de mecánicos voladizos. El Cuadro 2 da las frecuencias resonantes teóricas para los voladizos dados forma de la tarjeta de salto para las primeras frecuencias resonantes. Las frecuencias resonantes medidas para dos voladizos representativos, Olympus AC-240 (para la proyección de imagen del aire) y la Bio-Palanca de Olympus (para la proyección de imagen flúida) también se enumeran.

El Cuadro 2. frecuencias resonantes Teóricas de la tarjeta de salto dio forma los voladizos en términos de fundamental, w1, así como frecuencias resonantes para Olympus AC240 y Bio-Palancas. En estos casos, las predicciones teóricas están de acuerdo típicamente con los resultados medidos en conformidad con el 10%.

Uno de los métodos más simples para observar el efecto de modos más altos es impulsarlos directamente, usando la misma maquinaria fijada que ésa usada en proyección de imagen de la CA. Como con proyección de imagen de la CA usando la primera frecuencia resonante, la amplitud del voladizo medido en la frecuencia del mecanismo impulsor se utiliza como la señal del desvío en un bucle de retroalimentación. Y otros contraste aumentado observado Rígido de la fase en una muestra usando la tercera frecuencia resonante de un voladizo triangular. Crittenden y otros también ha explorado usando armónicos más altos para la proyección de imagen porque la reacción de los armónicos más altos es más sostenida que la reacción de la resonancia fundamental.

Si las acciones recíprocas repulsivas periódicas entre la punta y la muestra son no lineales, acoplarán el movimiento en armónicos más altos. Esto puede proporcionar a la información sobre las propiedades mecánicas de la muestra. Durante un único ciclo vibratorio de AM-AFM, la punta muestrea típicamente un rango de fuerzas, del rango largo atractivo al repulsivo de corto alcance. Si la punta obra recíprocamente con las fuerzas repulsivas colocadas cortas, la información sobre las propiedades mecánicas de la muestra puede ser obtenida.

Para la única proyección de imagen del modo de la oscilación, si el desplazamiento de fase es positivo, es habitual referir al modo de la proyección de imagen como “atractivo neto” o simple “atractivo”. Si el desplazamiento de fase es negativo, el modo se refiere como “repulsivo”. Recientemente, Rodriguez y García publicaron una simulación teórica de una técnica sin contacto, atractiva del modo donde el voladizo fue impulsado en sus dos frecuencias resonantes más inferiores. En sus simulaciones, observaron que la fase del segundo modo tenía una dependencia fuerte del constante de Hamaker del material que era reflejado, implicando que esta técnica se podría utilizar para extraer la información química sobre las superficies que eran reflejadas. El Otro trabajo del grupo de García también ha demostrado que la sensibilidad compositiva de un AFM es aumentada por la excitación simultánea de sus primeras dos frecuencias resonantes normales 1-2.

El Cuadro 3 muestra la idea básica del modo Doble bimodal de la proyección de imagen de la CA usando dos frecuencias resonantes típicamente no armónicas de un voladizo. El voladizo se impulsa con una combinación lineal de voltajes sinusoidales, en o cerca de las frecuencias resonantes, f1 y F2. Se utiliza Esta señal de impulsar la base de un voladizo con un “sacudimiento” piezoeléctrico. Los experimentos señalados aquí fueron relanzados con un voladizo magnético activado con resultados similares. Se prevee que otros métodos de la actuación donde dos formas de onda del mecanismo impulsor pueden ser sumadas probarán como efectivo. El movimiento resultante del voladizo se mide con un sensor de posición. Esta señal a su vez se utiliza como la entrada de información para dos separados bloqueo-en los amplificadores, donde se utiliza el generador de función1 f mientras que una referencia para una lockin y f2 se utiliza como referencia para la otra. El rendimiento de los amplificadores del lockin, incluyendo el en fase Cartesiano y pares de la cuadratura (x1, y1, x2, y)2 y amplitud polar y representaciones de la fase (1A,1 Ø,2 A,2 Ø) del movimiento voladizo en dos o más frecuencias puede entonces ser pasado conectado al controlador aéreo donde pueden ser visualizados, ser salvados, ser combinados con otras señales, y ser utilizados en bucles de retroalimentación.

Cuadro 3. En la CA Doble bimodal, el voladizo se impulsa y se mide en dos (o más) frecuencias. El voltaje sinusoidal del “sacudimiento” es una suma de voltajes en las frecuencias f1 y F.2 La desviación voladiza entonces contiene la información en ambas frecuencias, tal y como se muestra en de la curva roja. La amplitud y la fase en las dos frecuencias entonces son separadas otra vez por los dos lockins y pasadas conectado al controlador aéreo. El controlador aéreo puede utilizar una o ambas frecuencias resonantes para operatorio un bucle de retroalimentación.

Feedback

Como con proyección de imagen convencional de la CA, la amplitud del voladizo se utiliza como la señal del desvío del feedback. Hay una diferencia aquí, sin embargo, puesto que hay dos amplitudes - una en cada frecuencia del mecanismo impulsor. La inicial resulta nosotros presenta a uso la amplitud de la frecuencia fundamental A1 como la señal del desvío del feedback y la fase fundamental Ø1, la segunda amplitud A de la frecuencia resonante2 y la fase Ø2 como “llevar-a lo largo” de señales. La Inversión de esto y usar la amplitud más alta de la frecuencia resonante como feedback y llevar la amplitud y la fase fundamentales adelante pueden también rendir resultados interesantes. La suma de todas las amplitudes como la señal del desvío también permitió proyección de imagen estable.

Una característica interesante de esta medición es que el tratamiento de señales se puede realizar en la misma secuencia de datos voladiza de la desviación para cada modo flexural. Con una puesta en vigor digital del lockin, por ejemplo, ésta implica que lo mismo colocan el detector sensible y el transformador de analógico a digital (mientras tiene suficiente anchura de banda para el modo más alto) se puede utilizar para extraer la información con respecto a las frecuencias resonantes distintas.

Ejemplos Bimodales de la Imagen

Grafito

El Cuadro 4 muestra una imagen de los 30µm hecha en una superficie pyrolitic altamente orientada (HOPG) del grafito. El voladizo era un voladizo del silicio AC-240 de Olympus. Fue impulsado en la frecuencia fundamental (1f~69.5kHz,1 A~8nm) y en segundo lugar resonante (f~405kHz2, A~8nm2). No se observó Ningunas diferencias importantes para la proyección de imagen similar de los voladizos la superficie del grafito. El bucle del Z-Feedback operatorio usando la amplitud fundamental A1 como la señal del desvío. La topografía (a) muestra las terrazas previstas separadas por pasos de progresión atómicos únicos o múltiples. El primer canal de la amplitud del modo (b) se asemeja a una paso alta imagen filtrada de la topografía. La imagen fundamental de la fase (c) muestra un retraso de fase medio de ~34° y de la variación muy pequeña (desviación estándar de ≤1°), implicando que el voladizo estaba constantemente en modo repulsivo. Una Vez Más hay muy poco contraste en la imagen fundamental de la fase. La segunda imagen de la amplitud del modo (d) sin embargo tiene contraste importante, con a regiones amplias de las correcciones mostrando donde A2, la segunda amplitud del modo, fue reducida por acciones recíprocas de la punta-muestra. Una representación tridimensional de la topografía superficial (a) con la segunda amplitud de la frecuencia resonante (d) “pintada” sobre la superficie rendida (e) permite que los segundos datos del modo del alto contraste sean correlacionados con la topografía. Aunque (e) clarifique hay un alto nivel de correlación, allí es también los límites en la segunda amplitud del modo que parecen no tener ninguna conexión a las características topográficas.

El Cuadro 4. imágenes A-D del Grafito que mostraban diversos modos de la proyección de imagen (parte superior) y la amplitud Doble bimodal del modo de la CA 2da sobrepuesta en el AFM rindió la topografía (parte inferior), exploración de los 30µm.

DNA en Líquido

La proyección de imagen Doble Bimodal de la CA también trabaja bien para la proyección de imagen de AM-AFM en líquidos. Una muestra de alta densidad del ácido desoxirribonucléico del Λ-Compendio (DNA) fue preparada en una estera densa en la mica recientemente hendida. El Cuadro 5 muestra la reacción de una Bio-Palanca los 60µm larga de Olympus en el líquido que es impulsado en su resonancia fundamental (f~8.5kHz1, A~8nm1) y en su segundo modo (f~55kHz2, A~5nm2) en la solución tampón de la DNA. La topografía (a) muestra una estera densa del material en la superficie sin los hilos sin obstrucción de la DNA visibles. Semejantemente, la amplitud fundamental (b), el canal usado para la señal del desvío del feedback, no muestra ninguna estructura determinada. El canal fundamental de la fase (c) muestra contraste sutil entre los antecedentes y una estructura que muestre indirectas de ser hilos de las moléculas de la DNA. La segunda amplitud del modo (d) muestra claramente, las imágenes del alto contraste de los mismos hilos de la DNA. Los hilos aparecen oscuros, correspondiente a una disipación creciente. Esto es constante con los hilos de la DNA que son limitados ligeramente menos a la muestra y así capaz de absorber algo de la segunda energía de la frecuencia resonante. Una Vez Más la representación de la topografía en tres dimensiones y la pintura de la segunda amplitud del modo en la parte superior (e) permitieron la topografía y la segunda amplitud del modo espacial que se correlacionarán.

Cuadro 5. (a) topografía, (b) amplitud fundamental, (c) fase fundamental, (d) amplitud Doble bimodal de DNA, del modo de la CA segunda exploración 750nm. (e) Segundos datos de la amplitud del modo sobrepuestos en la topografía rendida del AFM.

Conclusión

Midiendo la reacción voladiza en dos diversas frecuencias, es posible observar la diferencia hacia adentro, por ejemplo, la fase hace señales en la frecuencia fundamental del mecanismo impulsor y en una frecuencia del mecanismo impulsor de un modo más alto. En el futuro esto puede ayudar con la extracción de las propiedades mecánicas dependientes de la frecuencia de la muestra. Las diferencias Importantes del contraste pueden ser observadas operatorio un voladizo repulsivo del modo AM-AFM en más de uno de sus resonancias flexurales. A Medida Que la investigación continúa, estamos aprendiendo constante más sobre la CA Doble Bimodal. Haga Contacto Con la Investigación del Asilo para aprender sobre los últimos descubrimientos y aplicaciones en esta técnica.

Fuente: Proyección De Imagen Doble Bimodal de AC™
Un conjunto completo de referencias puede ser encontrado refiriendo al documento de fuente
Para más información sobre esta fuente visite por favor la Investigación del Asilo

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

Last Update: 13. June 2013 18:28

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