보호 시설 연구에서 이항 이중 AC 화상 진찰

커버되는 토픽

배경
화상 진찰 어떻게 작동하는지 이항 이중 AC
의견
이항 심상 보기
흑연
액체에 있는 DNA
결론

배경

이중 AC 화상 진찰은 다양한 기술을 포위합니다. 우리는 이 각종 특히 다른 응용을 위한 최빈값을 기술하기 위하여 화상 기술을 나누었습니다. 도표 1은 필요로 한 MFP-3D 소프트웨어 조정과 더불어 화상 진찰을 위한 각종 이중 AC 기술을 설명합니다. 이 응용 주를 위해, 이항 이중 AC 화상 진찰만 토론될 것입니다.

 

 

MFP-3D 소프트웨어 조정

기술

묘사

주파수 1-f1

주파수 2 f2

1-2를 모십시오

최빈값: 드라이브

이항

제 그리고 제 2 공명을 모십시오.

기본적인 공명 육박하거나 갱신하는

제 2 공명 육박하거나 갱신하는

에 에

이중 AC: 동요

MFM

특별한 운영 매개변수 및 자석 외팔보에 이항.

기본적인 공명 육박하거나 갱신하는

제 2 공명 육박하거나 갱신하는

에 에

이중 AC: 동요

수동적인 이항

이항, 그러나 제 2 공명과 유사한 단지 감시되고, 몰지 않습니다.

기본적인 공명 육박하거나 갱신하는

제 2 공명 육박하거나 갱신하는

온-오프

이중 AC: 동요

액티브한 고조파

이항, 그러나 모는 높은 고조파와 유사한.

기본적인 공명 육박하거나 갱신하는

N가 정수인 곳에 f2=Nxf1

에 에

이중 AC: 동요

수동적인 고조파

높은 고조파는 단순히 감시되고, 몰지 않습니다.

기본적인 공명 육박하거나 갱신하는

N가 정수인 곳에 f2=Nxf1

온-오프

이중 AC: 동요

DFRT

1개의 주파수 공명 (A1)의 밑에에 몰아서 및 위에 또 다른 한개 (A2), A2-A1는 공명 주파수 변경을 추적하기 위하여 우리가 이용해서 좋은 과실 신호를 줍니다.

기본적인 공명 (A~Amax/2) 약간 아래

기본적인 공명 (A~Amax/2) 약간 위

에 에

동요할 것이다 이중 AC

DFRT-PFM

위를 사용하는 Piezo 반응 군대 현미경 검사법 기술.

기본적인 공명 (A~Amax/2) 약간 아래

기본적인 공명 (A~Amax/2) 약간 위

에 에

PFM: 칩에 이중 AC

화상 진찰 어떻게 작동하는지 이항 이중 AC

이항 이중 AC 화상 진찰은 MFP-3D AFM 시스템 제어기 내의 디지털 신호 처리의 융통성 그리고 힘을 이용합니다. 이것의 뒤에 아이디어는 간단합니다. 외팔보에는 확장되는 기계적인 객체이고 많은 다른 flexural 공명 주파수가 있습니다. 과거에는, AC 원자 군대 현미경에 의하여 전형적으로 그 최빈값, 일반적으로 가장 낮은 주파수의 한이, 또는 "기본적인" 최빈값 흥분하고 입력으로 끝 견본 별거를 통제하는 의견 시스템을 위해 그 후에 그 최빈값의 진폭 또는 주파수를 사용했습니다. 기본적인 움직임의 진폭이 사용될 때, 기간 "진폭에 의하여 조절된 AFM"는 (AM-AFM) 채택되었습니다.

입히는 (최고) 만들어진 AFM 지세 및 다성분 파도 왁스의 지세 (바닥)에 입히는 기본적인 단계 심상에 숫자 1. 이항 이중 AC 제 2 최빈값 진폭. 기본적인 단계에 있는 대조의 이항 이중 AC 심상 그리고 상대적인 부족에서 눈에 보이는 경조를 주의하십시오. 4µm 검사.

기본적인 최빈값이 주파수 f에 있는 경우에 뽑아진 기타 끈에는 3f에 2f에 조화되는 그것을 의미하는 더 높은0 flexural 공명이, 다음 공명0 있습니다, 다음 etc로 있습니다0 있습니다. 아주 약간 아주 전문화한 모형을 제외하고 모두를 위해, 공가 공명 주파수는 비 조화됩니다. 개머리판쇠 및 Jaschke 뿐 아니라 Sarid는 공가 기계공의 좋은 검토를 줍니다. 숫자 2는 처음 몇 공명 주파수를 위한 다이빙대 형성한 외팔보를 위한 이론적인 공명 주파수를 줍니다. 2개의 대표적인 외팔보, Olympus AC-240 (공기 화상 진찰을 위해) 및 Olympus 생물 레버를 위한 측정된 공명 주파수는 또한 (유동성 화상 진찰을 위해) 목록으로 만들어집니다.

숫자 2. 이론적인 다이빙대의 공명 주파수는 Olympus AC240와 생물 레버를 위한 기본, w1, 뿐 아니라 공명 주파수 식으로 외팔보를 형성했습니다. 이러한 경우에, 이론적인 예측은 10% 충분히에 측정한 결과와 전형적으로 일치합니다.

높은 최빈값의 효력을 보기를 위한 가장 간단한 방법의 한개는 AC 화상 진찰에서 사용된 그것과 설치된 동일 기계장치를 사용하여 그(것)들을, 직접 몰기 위한 것입니다. 첫번째 공명 주파수를 사용하여 AC 화상 진찰과 함께 것과 같이, 드라이브 주파수에 측정된 되먹임 루프에 있는 과실 신호로 외팔보의 진폭은 사용됩니다. 삼각형 외팔보의 제 3 의 공명 주파수를 사용하는 견본에 굳어지는 그 외 여러분 관찰된 강화된 단계 대조. Crittenden는 또한 기본적인 공명의 반응 보다는 더 예리하기 화상 진찰을 위한 높은 고조파를 사용하여 그 외 여러분 높은 고조파의 반응이 때문에 탐구했습니다.

끝과 견본 사이 정기적인 불쾌한 상호 작용이 비선형 경우에 이면, 높은 고조파로 움직임을 결합할 것입니다. 이것은 견본의 기계적 성질에 관하여 정보를 제공할 수 있습니다. 단 하나 AM-AFM 진동 주기 도중, 끝은 전형적으로 단거리 불쾌한 것에 매력 장거리에서 힘의 범위, 간색합니다. 끝이 짧은 구역 수색한 반발력과 상호 작용하는 경우에, 견본의 기계적 성질에 관하여 정보는 장악될 수 있습니다.

단 하나 진동 최빈값 화상 진찰을 위해, 위상 번호가 긍정적인 경우에 "순수한" 매력 것과 같이 화상 진찰 최빈값을 나타나는 것이 습관적 또는 단순히 "매력"입니다. 위상 번호가 부정적인 경우에, 최빈값은 "불쾌한"로 불립니다. 최근에, Rodriguez와 Garcia는 외팔보가 그것의 2개 가장 낮은 공명 주파수에 몬 몸의 접촉이 없는, 매력적인 최빈값 기술의 이론적인 시뮬레이션을 간행했습니다. 그들의 시뮬레이션에서는, 그(것)들은 두번째 최빈값의 단계에는 imaged 인 표면에 관하여 화학 정보를 추출하기 위하여 이 기술이 이용될 수 있었다는 것을 함축하는 imaged 인 물자의 Hamaker 불변의 것에 대한 강한 미결이 있었다는 것을 관찰했습니다. Garcia의 단 덕분에 그밖 일은 또한 AFM의 구성 감도가 그것의 첫번째 2개의 일반적인 공명 주파수의 동시 흥분에 의해 1-2 강화된다는 것을 설명했습니다.

숫자 3은 외팔보의 2개의 전형적으로 비 조화되는 공명 주파수를 사용하여 이항 이중 AC 화상 진찰 최빈값의 기본 아이디어를 보여줍니다. 외팔보는 공명 주파수, f1와 f2 육박하거나 갱신하는 사인 곡선 전압의 선형 조합으로, 몹니다. piezo "동요"를 가진 외팔보의 기지를 모는 이 신호는 이용됩니다. 여기에서 보고된 실험은 유사한 결과를 가진 자석으로 활성화된 외팔보로 반복되었습니다. 2개의 드라이브 파형이 총계될 수 있는 그밖 발동 방법이 효과적일 것과 같이 입증할 것이라는 점을 것으로 예상됩니다. 외팔보의 유래 움직임은 위치 센서로 측정됩니다. 이 신호는 함수 발생기 f가 사용되는 2개의 분리되는 점거 증폭기를 위해 입력으로 차례차례로1 1개의 lockin 및 f를 위한 참고가 그 외를 위해2 참고로 사용되는 때 이용됩니다. 데카르트 철학 동상과 구적법 쌍을 포함하여 lockin 증폭기의 산출, (x1, y1, x2, y)2 및 극지 진폭 및 단계 (A1, Ø1, A2,2 2개 이상 주파수에 공가 움직임의 Ø) 대표는에 그 때 관제사 그밖 신호와 디스플레이되고, 저장되고, 결합되고, 되먹임 루프에서 사용될 수 있는 전달될 수 있습니다.

숫자 3. 이항 이중 AC에서는, 외팔보는 2개의 (또는 좀더) 주파수에 몰기도 하고 측정됩니다. 사인 곡선 "동요" 전압은 주파수 f와 F.에 전압의1 합계입니다.2 공가 편향도는 빨간 곡선에서 보이는 것처럼 그 주파수의 둘 다에 그 때 정보를, 포함합니다. 2개의 주파수에 진폭 그리고 단계는 2 점거로 그 때 다시 분리되고 관제사에 전달됩니다. 관제사는 공명 주파수의 한 또는 되먹임 루프를 작전하기 위하여 둘 다 이용할 수 있습니다.

의견

전통적인 AC 화상 진찰과 함께 것과 같이, 외팔보의 진폭은 의견 과실 신호로 사용됩니다. 2개 진폭 - 각 드라이브 주파수에 하나가 있기 때문에, 여기 다름이, 그러나 있습니다. 머리글자는 우리 의견 과실 신호로 제출합니다 사용에게 기본 주파수1 A의 진폭을 및 기본적인 단계 Ø,1 두번째 공명 주파수 진폭 A 및2 " 신호전송하 에 따라서2 단계 Ø 것과 같이 "유래합니다. 이것을 반전하고 더 높은 공명 주파수 진폭을 의견으로 사용하고 따라 기본적인 진폭 및 단계를 전송하는 것은 또한 흥미로운 결과를 가져올 수 있습니다. 과실 신호가 또한 안정되어 있는 화상 진찰을 허용한 대로 진폭 전부의 합계.

이 측정의 흥미로운 특징은 신호 처리가 각 flexural 최빈값을 위한 동일 공가 편향도 자료 열에 능력을 발휘할 수 있다 입니다. 디지털 lockin 실시, 예를 들면, 이것으로 동일이 과민한 검출기를 둔다는 것을 및 아날로그 명백한 공명 주파수에 대하여 정보를 추출하기 위하여 디지털 변환기가 (높은 최빈값을 위한 충분한 대역폭이 있을 한) 사용될 수 있다는 것을 함축합니다.

이항 심상 보기

흑연

숫자 4는 높게 동쪽으로 향하게 한 pyrolitic 흑연 표면에 한 30µm 심상을 (HOPG) 보여줍니다. 외팔보는 Olympus에서 실리콘 AC-240 외팔보이었습니다. 그것은 기본 적이고 (f~69.5kHz, A~8nm)1 및 둘째로1 공명 주파수 (f~405kHz, A~8nm)22 몰았습니다. 중요한 다름은 유사한 외팔보 화상 진찰을 위해 흑연 표면 관찰되지 않았습니다. Z 의견 루프는 과실 신호로 기본적인 진폭1 A를 사용하여 작전되었습니다. 지세 (a)는 단 하나 다중 원자 단계에 의해 분리된 예상한 테라스를 보여줍니다. 첫번째 최빈값 진폭 (b) 채널 통신로는 지세의 고주파 통과 필터한 심상을 닮습니다. 기본적인 단계 심상 (c)는 외팔보가 불쾌한 최빈값에 일관되게 있었다는 것을 함축하는 ~34°와 약간의 변이 (≤1° 표준 편차)의 평균 단계 래그를 보여줍니다. 또 다시, 기본적인 단계 심상에 있는 약간의 대조가 있습니다. A 의 두번째 최빈값 진폭이 끝 견본 상호 작용에 의해, 어디 감소되는지 두번째 최빈값 진폭 심상2 (d)에는 그러나 넓은 패치 있어 지구와의 중요한 대조가, 보여주. 만들어진 표면 (e)에" 그려진 두번째 공명 주파수 진폭 (d) "를 가진 지상 지세 (a)의 3차원 연출은 경조 두번째 최빈값 데이터가 지세와 상관되는 것을 허용합니다. (e)가 분명히 거기이더라도 상호 관계의 고차 하더라도, 또한 지형도 작성 특징에 아무 연결도 있는 것을 보이지 않는 두번째 최빈값 진폭에 있는 경계가 있습니다.

다른 화상 진찰 최빈값 (상단) 및 입힌 이항 이중 AC 제 2 최빈값 진폭을 보여주는 AFM에 숫자 4. 흑연 심상 A-D는 지세 (바닥), 30µm 검사를 만들었습니다.

액체에 있는 DNA

이항 이중 AC 화상 진찰은 또한 액체에 있는 AM-AFM 화상 진찰을 위해 잘 작동합니다. 고밀도 Λ 다이제스트 디옥시리보 핵산 (DNA) 견본은 신선하게 쪼개진 돌비늘에 조밀한 매트에서 준비되었습니다. 숫자 5는 그것의 기본적인 공명 (f~8.5kHz, A~8nm)와 DNA 버퍼 해결책에서 그것의 두번째 최빈값 (1f~55kHz,1 A~5nm)에 모는 액체에 있는 Olympus2 60µm 긴2 생물 레버의 반응을 보여줍니다. 지세 (a)는 눈에 보이는 DNA의 명확한 물가 없이 표면에 물자의 조밀한 매트를 보여줍니다. 유사하게, 기본적인 진폭 (b) 의 의견 과실 신호에 사용된 채널 통신로는, 특정한 구조물을 보여주지 않습니다. 기본적인 단계 채널 통신로 (c)는 배경과 DNA 분자의 물가인의 힌트를 보여주는 구조물 사이 미묘한 대조를 보여줍니다. 두번째 최빈값 진폭 (d)는, 동일 DNA 물가의 경조 심상 분명히 보여줍니다. 물가는 증가한 방산에 일치하는 어두운, 것처럼 보입니다. 이것은 보다 적게 견본에 바운스되는 DNA 물가로 일관됩니다 경미하게 이렇게 몇몇을의 두번째 공명 주파수 에너지 흡수할 수 있습니다. 또 다시, 3개 차원에 있는 지세를 만들고 상단 (e)에 두번째 최빈값 진폭을 그리는 것은 공간에 상관될 것이다 지세 및 두번째 최빈값 진폭을 허용했습니다.

숫자 5. (a) 지세, (b) 기본적인 진폭, (c) 기본적인 단계, (d) DNA의 이항 이중 AC 두번째 최빈값 진폭, 750nm 검사. (e) 만들어진 AFM 지세에 입히는 두번째 최빈값 진폭 데이터.

결론

2개의 다른 주파수에 공가 반응을 측정해서, 다름을 안으로 보는 것이 가능합니다, 예를 들면, 단계는 기본적인 드라이브 주파수와 높은 최빈값 드라이브 주파수에 신호합니다. 장래에 이것은 견본의 주파수 의존하는 기계적 성질 추출로 도울 수 있습니다. 중요한 대조 다름은 불쾌한 최빈값 AM-AFM 외팔보를에 작전해서 그것의 flexural 공명의 매우 하나 관찰될 수 있습니다. 연구가 계속하는 때, 우리는 끊임없이 이항 이중 AC에 관하여 더 많은 것을 배우고 있습니다. 이 기술에 최신 발견 그리고 응용에 대해 배우기 위하여 보호 시설 연구를 접촉하십시오.

근원: 이항 이중 AC™ 화상 진찰
참고의 완전한 세트는 원시 문서를 나타나서 찾아낼 수 있습니다
이 근원에 추가 정보를 위해 보호 시설 연구를 방문하십시오

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

Last Update: 13. June 2013 18:04

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