从收容所研究的双峰双重 AC 想象

包括的事宜

背景
双峰双重 AC 它想象如何运作
反馈
双峰图象示例
石墨
在流体的脱氧核糖核酸
结论

背景

双重 AC 想象包含各种各样的技术。 我们划分这些多种成象技术特别地描述不同的应用的模式。 表 1 解释多种双重 AC 技术以及需要的 MFP-3D 软件设置的想象。 对于此应用注解,仅双峰双重 AC 想象讨论。

 

 

MFP-3D 软件设置

技术

说明

频率 1-f1

频率 2 f2

驱动 1-2

模式: 驱动器

双峰

驱动第 1 和第 2 共鸣。

在或者靠近根本共鸣

在或者靠近第 2 共鸣

双重 AC : 震动

MFM

双峰与特殊使用参数和一个磁性悬臂。

在或者靠近根本共鸣

在或者靠近第 2 共鸣

双重 AC : 震动

被动双峰

类似于双峰,但是第 2 共鸣只被监控,没有被驱动。

在或者靠近根本共鸣

在或者靠近第 2 共鸣

开-关

双重 AC : 震动

有效的泛音

类似于双峰,但是被驱动的高次谐波。

在或者靠近根本共鸣

f2=Nxf1 N 是整数的地方

双重 AC : 震动

被动泛音

高次谐波被监控,没有被驱动。

在或者靠近根本共鸣

f2=Nxf1 N 是整数的地方

开-关

双重 AC : 震动

DFRT

通过驱动在一个频率在共鸣 (A1) 下和别的上述 (A2), A2-A1 产生我们可以使用跟踪共鸣频率更改的一个错误信号。

略低于根本共鸣 (A~Amax/2)

略高于根本共鸣 (A~Amax/2)

震动的双重 AC

DFRT-PFM

使用在上面的压力回应强制显微学技术。

略低于根本共鸣 (A~Amax/2)

略高于根本共鸣 (A~Amax/2)

PFM : 对筹码的双重 AC

双峰双重 AC 它想象如何运作

双峰双重 AC 想象利用数字信号处理的灵活性和功率在 MFP-3D AFM 系统控制器内。 在此后的想法是简单的。 悬臂是延长的机械对象并且有许多不同的弯曲谐振频率。 以前, AC 基本强制显微镜典型地激发那些模式,通常这个最低的频率之一或者 “根本”模式然后使用了该模式高度或频率作为输入为控制技巧范例分隔的反馈系统。 当使用时根本行动的高度,这个术语 “调幅的 AFM” (AM-AFM) 被使用了。

在被回报的 AFM 地势 (顶部) 和在地势覆盖的根本阶段图象的图 1. 被覆盖的双峰双重 AC 第 2 模式高度 (底层) 多成分的海浪蜡。 注意大反差可视在双峰双重 AC 图象和相对缺乏在这个根本阶段的对比。 4µm 扫描。

一个被采的吉他字符串有泛音的更高的弯曲共鸣,意味那,如果这个根本模式以频率 f0,下共鸣在 2f0,下在 3f0 等等。 对于所有除了非常一些个非常专门化的类型,悬臂式谐振频率是非谐波的。 枪托和 Jaschke 以及 Sarid 产生悬臂式技工好的回顾。 图 2 产生跳板被塑造的悬臂的理论上的谐振频率最初的少数谐振频率的。 (为可变的想象) 也列出二个有代表性的悬臂、奥林匹斯山 AC-240 (为航空想象) 和奥林匹斯山生物杠杆的被评定的谐振频率。

图 2. 理论上的谐振频率跳板塑造了悬臂根据根本性、 w1,以及谐振频率奥林匹斯山的 AC240 和生物杠杆。 在这些情况下,理论上的预测典型地与被评定的结果一致到在 10% 内。

其中一个查看的高次模式的作用最简单的方法是直接驱动他们,使用象那被设置的同样机械用于 AC 想象。 与使用第一谐振频率的 AC 想象,悬臂的高度被评定以推进频率使用作为错误信号在反馈环路。 在一个范例的纯然的等被观察的改进的阶段对比使用一个三角悬臂的第三谐振频率。 Crittenden 也等测试使用想象的高次谐波,因为高次谐波的回应比根本共鸣的回应锋利。

如果这个技巧和范例之间的定期排斥的交往是非线性的,他们将耦合行动到高次谐波。 这可能关于这个范例的机械性能的情报。 在一个唯一 AM-AFM 振动循环期间,这个技巧典型地抽样强制的范围,从长距离有吸引力对短程排斥。 如果这个技巧与短的排列的排斥力配合,关于这个范例的机械性能的信息可以得到。

对于唯一动摆模式想象,如果移相是正的,是指想象模式如 “净有吸引力”或完全 “有吸引力”是习惯的。 如果移相是负的,这个模式指 “排斥”。 最近,罗德里格斯和加西亚发布了悬臂被驱动以其二最低的谐振频率一个没有接触,有吸引力的模式技术的理论上的模拟。 在他们的模拟,他们注意到第二个模式的阶段有对是的材料的 Hamaker 常数的严格的依赖性印象的,暗示此技术可能用于提取关于是的表面的化工信息印象的。 其他工作在加西亚的组旁边也显示出, AFM 的作文区分由其前二正常谐振频率的同时励磁提高 1-2。

使用悬臂的二典型非谐波的谐振频率,图 3 显示双峰双重 AC 想象模式基本想法。 悬臂驱动与正弦电压的一个线性组合,在或者靠近谐振频率, f1 和 f2。 此信号使用驱动一个悬臂的基础有压力 “的震动的”。 报告的实验这里重复了与有近似结果的一个磁性被激活的悬臂。 预计二个推进波形形式可以合计的其他驱动方法将证明如有效。 悬臂的发生的行动评定与位置检测器。 此信号反过来使用作为输入为二个不同封锁行动放大器,使用1 信号发生器 f,当一个 lockin 和 f 的参考2 作为参考使用为其他。 lockin 放大器的输出,包括解析同相和求积分法对 (x1、 y1、 x2、 y)2 和极性高度和阶段 (A1、 Ø12悬臂式行动的2 A, Ø) 表示以两个或多个频率可能然后传递到他们可以与其他信号显示,保存,结合和用于反馈环路的管理员。

图 3。 在双峰双重 AC,悬臂被驱动并且被评定以二个 (或更) 频率。 正弦 “震动”电压是电压的一个总和以频率 f1 和 F。2 如红色曲线所显示,悬臂式偏折然后包含信息在两个那些频率。 高度和阶段以二个频率由二封锁行动再然后分隔并且传递到这个管理员。 这个管理员可能使用其中一或两个谐振频率运行反馈环路。

反馈

与常规 AC 想象,悬臂的高度使用作为反馈错误信号。 因为有二个高度 - 一以每个推进频率,然而有区别在这里。 这个首字母发生我们存在使用基频 A 的高度1 作为这个反馈错误信号和根本阶段 Ø1,第二个谐振频率运载沿”2 信号的高度 A2 和阶段 Ø “。 撤消此和使用更高的谐振频率高度作为反馈和运载这个根本高度和阶段可能也产生有趣结果。 所有的总和高度,错误信号也允许稳定的想象。

此评定一个有趣的特点是信号处理在每个弯曲模式的同一悬臂式偏折数据流可以执行。 一次数字式 lockin 实施,例如,这暗示同样确定敏感探测器,并且模数转换器 (只要它有高次模式的满足的带宽) 可以用于提取关于明显的谐振频率的信息。

双峰图象示例

石墨

图 4 显示在高度针对的 pyrolitic 石墨表面做的一个 30µm (HOPG) 图象。 悬臂是从奥林匹斯山的硅 AC-240 悬臂。 它被驱动了以根本 (f~69.5kHz1, A~8nm1) 和其次谐振频率 (f~405kHz2, A~8nm2)。 重大的区别对相似的悬臂想象未被观察石墨表面。 Z 反馈循环被管理使用这个根本高度 A1 作为错误信号。 地势 (a) 显示唯一或多个基本步骤分隔的期待的大阳台。 第一条模式高度 (b) 通道类似于地势的一个高通被过滤的图象。 根本阶段图象 (c) 显示平均相位滞后 ~34° 和很少差异 (≤1° 标准偏差),暗示悬臂一贯地在排斥的模式下。 再次,有在根本阶段图象的很少个对比。 然而第二个模式高度图象 (d) 有重大的对比,与清楚的补丁程序显示地区,2技巧范例交往哪里减少 A,第二个模式高度。 表面地势 (a) 的三维翻译与第二个谐振频率高度 (d) 的 “被绘”在被回报的表面 (e) 上允许大反差第二个模式数据关联与地势。 虽然 (e) 讲清楚那里是高度相关性,也有不似乎有与地形学功能的连接数在第二个模式高度的限定范围。

在 AFM 的图 4. 显示不同的想象模式 (顶层) 和双峰双重 AC 第 2 模式高度的石墨图象 A-D 被覆盖回报了地势 (底层), 30µm 扫描。

在流体的脱氧核糖核酸

双峰双重 AC 想象为在流体的 AM-AFM 想象很好也运作。 一个高密度Λ文摘脱氧核糖核酸 (脱氧核糖核酸) 范例在新近地被劈开的云母的一张密集的席子准备。 图 5 在被驱动在其根本共鸣 (f~8.5kHz, A~8nm) 和在其第二个模式 (f~55kHz1, A~5nm1) 的流体显示 60µm 长的奥林匹斯山生物杠杆的2回应2在脱氧核糖核酸缓冲溶液。 地势 (a) 显示材料一张密集的席子在表面的没有可视脱氧核糖核酸清楚的子线。 同样,这个根本高度 (b),用于反馈错误信号的通道,不显示特殊结构。 根本阶段通道 (c) 显示在这个背景和显示暗示是脱氧核糖核酸分子子线的结构之间的细微的对比。 第二个模式高度 (d) 清楚地显示,同样脱氧核糖核酸子线的大反差图象。 子线看上去黑暗,与增加的散逸相应。 这与轻微一定对这个范例的脱氧核糖核酸子线是一致的和因而能吸收某些第二个谐振频率能源。 再次,回报在三维数的地势和绘在上面 (e) 的第二个模式高度准许空间关联的地势和第二个模式高度。

图 5. (a) 地势, (b) 根本高度, (c) 根本阶段, (d) 双峰双重 AC 第二模式高度脱氧核糖核酸, 750nm 扫描。 (e) 在被回报的 AFM 地势覆盖的第二个模式高度数据。

结论

通过评定悬臂式回应以二个不同频率,查看这个区别是可能的,例如,这个阶段发信号以根本推进频率和以一个高次模式推进频率。 将来这可能帮助与提取这个范例的频率从属的机械性能。 重大的对比区别可以通过运行一个排斥的模式 AM-AFM 悬臂观察在超过一个其弯曲共鸣。 当研究继续,我们经常了解更多关于双峰双重 AC。 请与收容所研究联系得知最新的发现和应用在此技术。

来源: 双峰双重 AC™想象
参考一个完整集可以通过是指源文档找到
关于此来源的更多信息请参观收容所研究

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

Last Update: 13. June 2013 17:34

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