從收容所研究的雙峰雙重 AC 想像

包括的事宜

背景
雙峰雙重 AC 它想像如何運作
反饋
雙峰圖像示例
石墨
在流體的脫氧核糖核酸
結論

背景

雙重 AC 想像包含各種各樣的技術。 我們劃分這些多種成像技術特別地描述不同的應用的模式。 表 1 解釋多種雙重 AC 技術以及需要的 MFP-3D 軟件設置的想像。 對於此應用註解,仅雙峰雙重 AC 想像討論。

 

 

MFP-3D 軟件設置

技術

說明

頻率 1-f1

頻率 2 f2

驅動 1-2

模式: 驅動器

雙峰

驅動第 1 和第 2 共鳴。

在或者靠近根本共鳴

在或者靠近第 2 共鳴

雙重 AC : 震動

MFM

雙峰與特殊使用參數和一個磁性懸臂。

在或者靠近根本共鳴

在或者靠近第 2 共鳴

雙重 AC : 震動

被動雙峰

類似於雙峰,但是第 2 共鳴只被監控,沒有被驅動。

在或者靠近根本共鳴

在或者靠近第 2 共鳴

開-關

雙重 AC : 震動

有效的泛音

類似於雙峰,但是被驅動的高次諧波。

在或者靠近根本共鳴

f2=Nxf1 N 是整數的地方

雙重 AC : 震動

被動泛音

高次諧波被監控,沒有被驅動。

在或者靠近根本共鳴

f2=Nxf1 N 是整數的地方

開-關

雙重 AC : 震動

DFRT

通過驅動在一個頻率在共鳴 (A1) 下和別的上述 (A2), A2-A1 產生我們可以使用跟蹤共鳴頻率更改的一個錯誤信號。

略低於根本共鳴 (A~Amax/2)

略高於根本共鳴 (A~Amax/2)

震動的雙重 AC

DFRT-PFM

使用在上面的壓力回應強制顯微學技術。

略低於根本共鳴 (A~Amax/2)

略高於根本共鳴 (A~Amax/2)

PFM : 對籌碼的雙重 AC

雙峰雙重 AC 它想像如何運作

雙峰雙重 AC 想像利用數字信號處理的靈活性和功率在 MFP-3D AFM 系統控制器內。 在此後的想法是簡單的。 懸臂是延長的機械對象并且有許多不同的彎曲諧振頻率。 以前, AC 基本強制顯微鏡典型地激發那些模式,通常這個最低的頻率之一或者 「根本」模式然後使用了該模式高度或頻率作為輸入為控制技巧範例分隔的反饋系統。 當使用時根本行動的高度,這個術語 「調幅的 AFM」 (AM-AFM) 被使用了。

在被回報的 AFM 地勢 (頂部) 和在地勢覆蓋的根本階段圖像的圖 1. 被覆蓋的雙峰雙重 AC 第 2 模式高度 (底層) 多成分的海浪蠟。 注意大反差可視在雙峰雙重 AC 圖像和相對缺乏在這個根本階段的對比。 4µm 掃描。

一個被採的吉他字符串有泛音的更高的彎曲共鳴,意味那,如果這個根本模式以頻率 f0,下共鳴在 2f0,下在 3f0 等等。 對於所有除了非常一些個非常專門化的類型,懸臂式諧振頻率是非諧波的。 槍托和 Jaschke 以及 Sarid 產生懸臂式技工好的回顧。 圖 2 產生跳板被塑造的懸臂的理論上的諧振頻率最初的少數諧振頻率的。 (為可變的想像) 也列出二個有代表性的懸臂、奧林匹斯山 AC-240 (為航空想像) 和奧林匹斯山生物槓桿的被評定的諧振頻率。

圖 2. 理論上的諧振頻率跳板塑造了懸臂根據根本性、 w1,以及諧振頻率奧林匹斯山的 AC240 和生物槓桿。 在這些情況下,理論上的預測典型地與被評定的結果一致到在 10% 內。

其中一個查看的高次模式的作用最簡單的方法是直接驅動他們,使用像那被設置的同樣機械用於 AC 想像。 與使用第一諧振頻率的 AC 想像,懸臂的高度被評定以推進頻率使用作為錯誤信號在反饋環路。 在一個範例的純然的等被觀察的改進的階段對比使用一個三角懸臂的第三諧振頻率。 Crittenden 也等測試使用想像的高次諧波,因為高次諧波的回應比根本共鳴的回應鋒利。

如果這個技巧和範例之間的定期排斥的交往是非線性的,他們將耦合行動到高次諧波。 這可能關於這個範例的機械性能的情報。 在一個唯一 AM-AFM 振動循環期間,這個技巧典型地抽樣強制的範圍,從長距離有吸引力對短程排斥。 如果這個技巧與短的排列的排斥力配合,關於這個範例的機械性能的信息可以得到。

對於唯一動擺模式想像,如果移相是正的,是指想像模式如 「淨有吸引力」或完全 「有吸引力」是習慣的。 如果移相是負的,這個模式指 「排斥」。 最近,羅德里格斯和加西亞發布了懸臂被驅動以其二最低的諧振頻率一個沒有接觸,有吸引力的模式技術的理論上的模擬。 在他們的模擬,他們注意到第二個模式的階段有對是的材料的 Hamaker 常數的嚴格的依賴性印象的,暗示此技術可能用於提取關於是的表面的化工信息印象的。 其他工作在加西亞的組旁邊也顯示出, AFM 的作文區分由其前二正常諧振頻率的同時勵磁提高 1-2。

使用懸臂的二典型非諧波的諧振頻率,圖 3 顯示雙峰雙重 AC 想像模式基本想法。 懸臂驅動與正弦電壓的一個線性組合,在或者靠近諧振頻率, f1 和 f2。 此信號使用驅動一個懸臂的基礎有壓力 「的震動的」。 報告的實驗這裡重複了與有近似結果的一個磁性被激活的懸臂。 預計二個推進波形形式可以合計的其他驅動方法將證明如有效。 懸臂的發生的行動評定與位置檢測器。 此信號反過來使用作為輸入為二個不同封鎖行動放大器,使用1 信號發生器 f,當一个 lockin 和 f 的參考2 作為參考使用為其他。 lockin 放大器的輸出,包括解析同相和求積分法對 (x1、 y1、 x2、 y)2 和極性高度和階段 (A1、 Ø12懸臂式行動的2 A, Ø) 表示以兩個或多個頻率可能然後傳遞到他們可以與其他信號顯示,保存,結合和用於反饋環路的管理員。

圖 3。 在雙峰雙重 AC,懸臂被驅動并且被評定以二個 (或更) 頻率。 正弦 「震動」電壓是電壓的一個總和以頻率 f1 和 F。2 如紅色曲線所顯示,懸臂式偏折然後包含信息在兩個那些頻率。 高度和階段以二個頻率由二封鎖行動再然後分隔并且傳遞到這個管理員。 這個管理員可能使用其中一或兩個諧振頻率運行反饋環路。

反饋

與常規 AC 想像,懸臂的高度使用作為反饋錯誤信號。 因為有二個高度 - 一以每個推進頻率,然而有區別在這裡。 這個首字母發生我們存在使用基頻 A 的高度1 作為這個反饋錯誤信號和根本階段 Ø1,第二個諧振頻率運載沿」2 信號的高度 A2 和階段 Ø 「。 撤消此和使用更高的諧振頻率高度作為反饋和運載這個根本高度和階段可能也產生有趣結果。 所有的總和高度,錯誤信號也允許穩定的想像。

此評定一個有趣的特點是信號處理在每個彎曲模式的同一懸臂式偏折數據流可以執行。 一次數字式 lockin 實施,例如,這暗示同樣確定敏感探測器,并且模數轉換器 (只要它有高次模式的滿足的帶寬) 可以用於提取關於明顯的諧振頻率的信息。

雙峰圖像示例

石墨

圖 4 顯示在高度針對的 pyrolitic 石墨表面做的一個 30µm (HOPG) 圖像。 懸臂是從奧林匹斯山的硅 AC-240 懸臂。 它被驅動了以根本 (f~69.5kHz1, A~8nm1) 和其次諧振頻率 (f~405kHz2, A~8nm2)。 重大的區別對相似的懸臂想像未被觀察石墨表面。 Z 反饋循環被管理使用這個根本高度 A1 作為錯誤信號。 地勢 (a) 顯示唯一或多個基本步驟分隔的期待的大陽臺。 第一條模式高度 (b) 通道類似於地勢的一個高通被過濾的圖像。 根本階段圖像 (c) 顯示平均相位滯後 ~34° 和很少差異 (≤1° 標準偏差),暗示懸臂一貫地在排斥的模式下。 再次,有在根本階段圖像的很少個對比。 然而第二個模式高度圖像 (d) 有重大的對比,與清楚的補丁程序顯示地區,2技巧範例交往哪裡減少 A,第二個模式高度。 表面地勢 (a) 的三維翻譯與第二個諧振頻率高度 (d) 的 「被繪」在被回報的表面 (e) 上允許大反差第二個模式數據關聯與地勢。 雖然 (e) 講清楚那裡是高度相關性,也有不似乎有與地形學功能的連接數在第二個模式高度的限定範圍。

在 AFM 的圖 4. 顯示不同的想像模式 (頂層) 和雙峰雙重 AC 第 2 模式高度的石墨圖像 A-D 被覆蓋回報了地勢 (底層), 30µm 掃描。

在流體的脫氧核糖核酸

雙峰雙重 AC 想像為在流體的 AM-AFM 想像很好也運作。 一個高密度Λ文摘脫氧核糖核酸 (脫氧核糖核酸) 範例在新近地被劈開的雲母的一張密集的蓆子準備。 圖 5 在被驅動在其根本共鳴 (f~8.5kHz, A~8nm) 和在其第二個模式 (f~55kHz1, A~5nm1) 的流體顯示 60µm 長的奧林匹斯山生物槓桿的2回應2在脫氧核糖核酸緩衝溶液。 地勢 (a) 顯示材料一張密集的蓆子在表面的沒有可視脫氧核糖核酸清楚的子線。 同樣,這個根本高度 (b),用於反饋錯誤信號的通道,不顯示特殊結構。 根本階段通道 (c) 顯示在這個背景和顯示暗示是脫氧核糖核酸分子子線的結構之間的細微的對比。 第二個模式高度 (d) 清楚地顯示,同樣脫氧核糖核酸子線的大反差圖像。 子線看上去黑暗,與增加的散逸相應。 這與輕微一定對這個範例的脫氧核糖核酸子線是一致的和因而能吸收某些第二個諧振頻率能源。 再次,回報在三維數的地勢和繪在上面 (e) 的第二個模式高度准許空間關聯的地勢和第二個模式高度。

圖 5. (a) 地勢, (b) 根本高度, (c) 根本階段, (d) 雙峰雙重 AC 第二模式高度脫氧核糖核酸, 750nm 掃描。 (e) 在被回報的 AFM 地勢覆蓋的第二個模式高度數據。

結論

通過評定懸臂式回應以二個不同頻率,查看這個區別是可能的,例如,這個階段發信號以根本推進頻率和以一個高次模式推進頻率。 將來這可能幫助與提取這個範例的頻率從屬的機械性能。 重大的對比區別可以通過運行一個排斥的模式 AM-AFM 懸臂觀察在超過一个其彎曲共鳴。 當研究繼續,我們經常瞭解更多關於雙峰雙重 AC。 請與收容所研究聯繫得知最新的發現和應用在此技術。

來源: 雙峰雙重 AC™想像
參考一個完整集可以通過是指源文檔找到
關於此來源的更多信息请請參觀收容所研究

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

Last Update: 13. June 2013 17:38

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