Атомный силовой микроскоп реферат

Сократ

В первых атомно-силовых микроскопах зонд иголку кристаллического сапфира закрепляли на тонкой платиновой фольге, за перемещением которой следили по изменению туннельного тока, по аналогии со сканирующей туннельной микроскопией. Представим, что поверхностный атом одной поверхности движется при скольжении в периодическом потенциале поверхностных атомов другой рис. Роль ядра клетки. В процессе сканирования система обратной связи поддерживает на заданном уровне величину изгиба кантилевера следовательно, и силы воздействия зонда на образец посредством вариации Z-координаты точки закрепления кантилевера. В настоящее время разработаны многопроходные методики, при которых регистрируется не только топография, но и электростатическое или магнитное взаимодействие зонда с образцом.

В качестве примера приведем результаты эксперимента [2], [4] рис. Распределение латеральных сил на высокоориентированном пиролитическом графите ВОПГ. Обратим внимание, что поверхность HOPG должна быть сухой.

Атомно-силовая микроскопия – Сергей Лучкин

Адсорбция воды играет значительно большую роль, чем на микромасштабе. Из-за капиллярных сил прилипание-скольжение демпфируется, что приводит к получению нерезкого изображения. Наука о силе трения - трибология - подразделяется на макротрибологию, микротрибологию, нанотрибологию. На разных масштабах используют различные модели для описания трения. Трение существенно зависит от влажности, температуры, адсорбции, других факторов и подразделяется на сухое и жидкое.

Основное уравнение макротрибологии - закон Амонтона-Кулона. Считается, макроскопическая площадь соприкосновения тел состоит из элементарных контактов, имеющих гораздо меньшую суммарную площадь. Сухое трение в элементарном контакте описывается моделью Баудена-Табора. Она использует герцевское представление об упругой деформации в месте контакта, а в качестве параметра трения служит напряжение сдвига. В микротрибологии часто встречается эффект прилипания-скольжения, в результате которого сила трения непостоянна и имеет пилообразный профиль.

Нанотрибология описывает атомный силовой микроскоп реферат как взаимодействие атомов. Рассматривая движение атомов одного тела в потенциале атомов другого, можно ввести неконсервативную силу, описывающую трение.

Атомный силовой микроскоп реферат 9513

Wiesendanger R. Понятие увеличительных приборов лупа, микроскопих назначение и устройство. Основные функциональные и конструктивно-технологические части современного микроскопа, используемого на уроках биологии. Проведение лабораторных работ на уроках биологии.

Рассмотрение химии как составного элемента системы "общество - природа". Описание химических и физических изменений веществ. Изучение законов сохранения массы и энергии. Описание реакционной способности веществ. Основы атомно-молекулярного учения. Закономерные связи между всеми химическими элементами. Вклад французского ученого Ж. Атомный силовой микроскоп реферат, итальянского ученого А. Авогадро, русского ученого Д. Менделеева в атомно-молекулярное учение.

Исследования Резерфорда Эрнеста. Планетарная модель атома. Всестороннее изучение и анализ микро- макро- и мегамиров.

Цzer, S. В лаборатории, где занимаются исследованиями, имеется уникальный сверхвысоковакуумный отражательный электронный микроскоп, позволяющий проводить in-situ эксперименты с полупроводниковыми материалами и имеющий только один аналог в мире в Японии. История развития микробиологии.

Изучение материального мира. Представление об иерархичности физических явлений в настоящее время. Становление теории атомно-молекулярного строения мира. Научное познание мира "вглубь" и "вширь".

  • Держатель образца, на котором образец впоследствии закрепляется.
  • Деление АСМ по способу измерения и фиксации силового взаимодействия зонда и образца позволяет выделить два основных случая: контактная атомно-силовая микроскопия и АСМ прерывистого контакта.
  • Атомный силовой микроскоп.
  • Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
  • Зависимость силы межатомного взаимодействия от расстояния между острием и образцом.
  • Микрозонд представляет собой тонкую пластинку-консоль ее называют кантилевером, от английского слова "cantilever" - консоль, балка.

Биография Антони ван Левенгука, его роль в развитии микробиологии. Совершенствование конструкции микроскопа, его использование в микробиологических исследованиях. Изучение Левенгуком причинных связей и способов появления и размножения микроорганизмов. История открытия вирусов, их детальное исследование после изобретения микроскопа.

Характеристика вирусов: свойства, формы существования, строение, химический состав и процесс размножения.

Сколько стоит написать твою работу?

Гипотеза о происхождении вирусов из "беглой" нуклеиновой кислоты. Изобретение Захарием Янсеном примитивного микроскопа.

Исследование срезов растительных и животных тканей Робертом Гуком. Обнаружение Карлом Максимовичем Бэром яйцеклетки млекопитающих. Создание клеточной теории. Процесс деления клетки. Роль ядра клетки.

Исследование основных этапов развития клеточной теории. В режиме постоянной высоты можно быстрее получить результаты, но только для относительно гладких поверхностей.

Атомный силовой микроскоп реферат 3200

Силовой режиме постоянного тока можно с высокой точностью измерять нерегулярные поверхности, но измерения занимают больше времени. Имея высокую чувствительность, сканирующие туннельные микроскопы дали человечеству возможность увидеть атомы проводников и полупроводников.

Но в силу конструктивных ограничений, на СТМ невозможно получить изображение непроводящих материалов. Кроме того, для атомный работы туннельного микроскопа необходимо выполнения ряда весьма строгих условий, в частности, работы в вакууме и специальной подготовки образца. Таким образом, хотя и нельзя сказать, что первый блин Биннига и Рёрера получился комом, но продукт вышел немного сыроват.

Прошло пять лет и Герхард Биннинг совместно с Калвином Куэйтом и Кристофером Гербером изобрели микроскоп тип микроскопа, названный ими атомно-силовым микроскопом АСМатомный силовой микроскоп реферат что в том же г. Бинниг и Х. Рёрер были удостоены Нобелевской премии в области физики. Новый микроскоп позволил обойти ограничения своего предшественника. С помощью АСМ можно получать изображения поверхности как проводящих, так и непроводящих материалов с атомарным разрешением, причем в атмосферных условиях.

Дополнительным преимуществом атомно-силовых микроскопов является возможность наряду с измерениями топографии поверхностей визуализировать их электрические, магнитные, упругие и др. Важнейшей составляющей AСM Атомно-силового микроскопа являются сканирующие зонды — кантилеверы, свойства микроскопа напрямую зависят от свойств кантилевера. Диапазон изменения радиуса закругления R наконечника иглы с развитием AFM изменялся от до 5 нм. Очевидно, на тему капитанская дочка с уменьшением R микроскоп позволяет получать изображения с более высоким разрешением.

Угол при реферат иглы a - также немаловажная характеристика зонда, от которой зависит качество изображения. Качество и реферат изображений зависят от физических и химических свойств зонда. Как правило, зонды изготавливаются из Si, SiO 2 иSi 3 N 4также существуют зонды с различными химическими покрытиями, о цели которых будет сказано ниже. Например, при сканировании в кантилевере могут возникнуть собственные механические колебания из-за возвратно-поступательных движений относительно образца.

Для того чтобы этого избежать, необходимо повысить частоту собственных колебаний зонда w 0. Это, в свою очередь, достигается посредством уменьшения эффективной массы зонда m eff и увеличения коэффициента жесткости системы k. Резонансная частота w 0 определяется формулой:. Резонансные частоты различных кантилеверов колеблются от 8 до kГц. Метод сканирования при помощи AFM следующий рис 2 : игла зонда находится над поверхностью образца, при этом зонд относительно образца совершает движения, подобно лучу в электроннолучевой трубке телевизора построчное сканирование.

Принципы атомно-силовой оптической и магнитно-силовой микроскопии. Понятие электронной микроскопии как совокупности методов исследования с помощью электронных микроскопов микроструктур тел, их локального состава.

Содержание телевизионного принципа развертки тонкого пучка электронов или ионов по поверхности образца.

[TRANSLIT]

Управление свойствами полупроводниковых материалов, основанное на формировании в полупроводниковой матрице наноразмерных кластеров. Обработка экспериментальных данных и спектральные характеристики вентильной фотоэдс, структур, содержащих нанокластеры. История микроскопа - прибора для получения увеличенного изображения объектов, не видимых невооруженным глазом.

Методы световой микроскопии. Принцип действия и устройство металлографического микроскопа. Методы микроскопического исследования металлов. Изучение строения и принципов работы светового и электронного микроскопов. Рассмотрение методов темного и светлого поля, фазово-контрастной микроскопии, интерференции и поляризации. Витальное фиксированное изучение клеток.

Основы электронной микроскопии. Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, атомный силовой микроскоп реферат и т. Рекомендуем скачать работу. Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Атомно-силовая микроскопия.

Атомно-силовая микроскопия Решение проблемы увеличения разрешающей способности микроскопов без разрушения или изменения исследуемого образца.

Сканирующий атомно-силовой микроскоп

История появления зондовой микроскопии. Атомно-силовой микроскоп и его конструктивные составляющие, обработка полученной информации. Атомно-силовая микроскопия Атомно-силовая микроскопия -- атомный из видов сканирующей зондовой микроскопии, основанный на ван-дер-ваальсовских взаимодействиях зонда с поверхностью образца. Конструкция атомно-силового микроскопа Основными конструктивными составляющими атомно-силового микроскопа являются: Жёсткий корпус, удерживающий систему.

Держатель образца, на котором образец реферат закрепляется. Устройства манипуляции. Зонд Система регистрации отклонения зонда.

Существует несколько возможных систем: Оптическая включает лазер и фотодиод, наиболее распространённая. Пьезоэлектрическая использует прямой и обратный пьезоэффект. Интерферометрическая состоит из лазера и оптоволокна. Рисунок 2 - СЭМ-фотография кантилевера, использующегося для контакта с образцом в атомно-силовой микроскопии Рисунок 3 - Принцип регистрации сигнала в методе атомно-силовой микроскопии Кантилевер от англ.

В зависимости от расстояний от иглы до образца возможны следующие силовой микроскоп работы атомно-силового микроскопа рисунок 6 : контактный режим contact mode ; бесконтактный режим non-contact mode ; полуконтактный режим tapping mode. Полуконтактный режим работы атомно-силового микроскопа При работе в полуконтактном режиме также возбуждаются колебания кантилевера.

Основные технические сложности при создании микроскопа Создание иглы, заострённой действительно до атомных размеров. Создание детектора, способного надёжно фиксировать столь малые перемещения. Создание системы реферат с шагом в доли ангстрема. Обеспечение плавного сближения иглы с поверхностью. Атомно-силовой микроскоп Вид работы:.

Поделись с друзьями:. Все дипломные работы по информатике. Посмотреть все дипломные работы. Атомно-силовой микроскоп Содержание Введение. Атомно-силовая микроскопия История изобретения атомно-силового микроскопа 3. Пьезоэлектрический преобразователь может регистрировать изменение рельефа образца в режиме реального времени.

В другом режиме работы регистрируется сила взаимодействия острия с поверхностью при постоянном положении шипа над образцом. Микрозонд обычно делают из кремния или нитрида кремния. Разрешающая способность метода составляет примерно 0, нм по горизонтали и 0,01 нм по вертикали. Смещая зонд по горизонтали, можно получить серию рельефов и с помощью компьютера построить трехмерное изображение[1,4]. При использовании атомно-силовой микроскопии не требуется, чтобы образец проводил электричество.

Благодаря этому атомно-силовая микроскопия нашла широкое применение для анализа биологических объектов - кристаллов аминокислот, белков, клеточных мембран и многого другого[1]. В лаборатории, где занимаются исследованиями, имеется уникальный сверхвысоковакуумный отражательный электронный микроскоп, позволяющий проводить in-situ эксперименты с полупроводниковыми материалами и имеющий только один аналог в мире в Японии.

Также есть микроскопия высокого разрешения на базе ПЭМ Jeol[2]. Сканирующая зондовая микроскопия — это метод исследования поверхности, основанный на взаимодействии микрозонда кантилевера в случае АСМ с поверхностью образца. Микрозонд или кантилевер англ.

5591196

Первый микроскоп такого типа был сконструирован Г. Биннигом, Х. Гербером и С. Квайтом в году, после того как годом ранее Г. Бинниг показ принципиальную возможность неразрушающего контакта зонда с поверхностью образца[2]. Кантилеверы разделяются на жёсткие и мягкие, — по длине балки, а характеризуется это резонансной частотой колебаний кантилевера. Процесс сканирования микрозондом атомный силовой микроскоп реферат может происходить как в атмосфере или заранее заданном газе, так и в вакууме, и даже сквозь плёнку жидкости.

СЗМ измеряет как нормальное к поверхности отклонение зонда субангстремное разрешение так и латеральное — одновременно. Для детектирования отклонения используется атомный силовой микроскоп реферат лазер с длинной волны нм и оптической мощностью 0,9 мВт. Лазерный луч направляется на обратную к по отношению к поверхности сторону кантилевера на самый кончиккоторая покрыта специальным алюминиевым зеркальным слоем для наилучшего отражения, и отраженный луч попадает в специальный четырёхсекционный фотодиод.

Таким образом, отклонения кантилевера приводят к смещению луча лазера относительно секций фотодиода, — изменение разностного сигнала с фотодиода и будет показывать амплитуду смещения кантилевера в ту или иную сторону. Сканирование поверхности может происходить двумя способами, — сканирование кантилевером и сканировение подложкой. Если в первом случае движения вдоль исследуемой поверхности совершает кантилевер, то во втором относительно неподвижного кантилевера движется сама подложка.

Для сохранения режима сканирования, — кантилевер должен находиться вблизи поверхности, — в зависимости от режима, — будь то режим постоянной силы, или постоянной высоты, существует система, которая могла бы сохранять такой режим во время процесса сканирования.

Методы постоянного туннельного тока и постоянной высоты для получения изображения рельефа поверхности. Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Атомно-силовая микроскопия.

Для этого в электронную схему микроскопа входит специальная система обратной связи, которая связана с системой отклонения кантилевера от первоначального положения. Уровень связи рабочая точка кантилевер—подложка задается заранее, и система обратной связи атомный силовой микроскоп реферат так, чтобы этот уровень поддерживался постоянным независимо от рельефа поверхности, а сигнал, характеризующий величину отработки и является полезным сигналом детектирования[2,5].

Образец поверхность и кантилевер сближаются с помощью шагового двигателя до тех пор пока поверхность и атомный силовой микроскоп реферат не начнут взаимодействовать, что приведёт к такому смещению лазерного луча на секциях фотодиода,а значит к такому разностному току, что обратная связь прекратит сближение.

Кантилевер непосредственно связан с четырёхобкладочной пьезотрубкой, подавая напряжение на противоположные обкладки, можно соответственно менять изгиб трубки, а значит и область сканирования кантилевера горизонтальтное отклонение пьезотрубки вдоль соответственно оси абсцисс и оси ординат. Внутри трубки находиться также пьезоэлемент, который отвечает за смещение кантилевера вдоль нормали к поверхности, то есть оси аппликат.

Обратная связь отрабатывает величину выдвижения пьезотрубки для поддержания режима постоянной силы или постоянной высоты, в случае СТМ — постоянного туннельного тока сканирования. В случае сканирования подложкой такая система присоединена к подложке[1,2]. В последнее время не ослабевает интерес к нанотехнологиям, в частности к процессам самоорганизации в материалах.

В свете этого становится очевидна необходимость разработки новых нетрадиционных подходов для выявления корреляции "структура-свойства" гетерофазных полимерных систем. Исследование механических свойств полимерных пленок измерение модуля Юнга, коэффициента Пуассона и т.

Поскольку пленки тонкие и гибкие, для регистрации их деформаций требуются специальные методы. В частности, для исследования деформаций поверхности пленок может быть использована атомно-силовая микроскопия, за которой в последние годы закрепился статус одного из основных методов исследования поверхности твердых тел [1,2].

Ее основное преимущество перед другими видами микроскопии оптической, электронной, Оже состоит в том, что она позволяет получить трехмерное атомный силовой микроскоп реферат, то есть предоставляет информацию о структуре и микрорельефе поверхности. Все методы описания деформаций можно разделить на две группы в зависимости от того, исследуется ли образец непосредственно в процессе или после деформации.

К первой группе относятся, например, наблюдение деформируемого образца под оптическим микроскопом и уникальные эксперименты бережливое производство реферат деформации углеродных нанотрубок под электронным микроскопом [10]. В таких случаях иногда говорят, что исследование происходит в реальном времени, in situ. Ко второй группе относятся эксперименты, в которых деформация и изучение образца производятся на разных устройствах.

В этом случае экспериментатора обычно интересуют средние, общие характеристики и параметры образца, а не особенности его конкретной точки или области[5]. В таком контексте применение атомно-силовой микроскопии для описания деформаций поверхности имеет особое место.

Для того, чтобы наблюдать деформацию поверхности в АСМ, необходимо ступенчато увеличивать нагрузку, и при каждом ее значении исследовать поверхность. По-видимому, первой работой, в которой, предложен такой эксперимент, была статья [3].

Схема использованной авторами установки показана на рис. Проводилось сканирование участка поверхности вблизи заметного в оптический микроскоп дефекта, затем образец деформировался.