Cantilever

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 24. oktober 2017; checks kræver 3 redigeringer .

Cantilever ( eng. cantilever - beslag, konsol) - det veletablerede navn på det mest almindelige mikromekaniske sondedesign inden for scanning af atomkraftmikroskopi .

Enhed

Cantileveren er en massiv rektangulær base, cirka 1,5 × 3,5 × 0,5 mm i størrelse, med en bjælke, der rager ud fra den (selve cantileveren), omkring 0,03 mm bred og 0,1 til 0,5 mm lang. En af siderne af strålen er spejlet (nogle gange afsættes et tyndt lag metal, såsom aluminium, på den for at forstærke det reflekterede lasersignal), hvilket gør det muligt at bruge et optisk bøjningskontrolsystem. På den modsatte side af strålen i den frie ende er en nål, der interagerer med den målte prøve. Nålens form kan variere betydeligt afhængigt af fremstillingsmetoden. Radius af spidsen af nålen på industrielle cantilevers er inden for 5-90 nm, laboratorie - fra 1 nm.

Sådan virker det

De følgende to ligninger er nøglen til at forstå, hvordan cantilevers fungerer. Den første er den såkaldte Stoney 's formel , som relaterer afbøjningen af udkragningsbjælkens ende δ til den påførte mekaniske spænding σ:

$\delta ={\frac {3\sigma \left(1-\nu \right)}{E}}\left({\frac {L}{t}}\right)^{2}$

hvor ν er Poissons forhold , er Youngs modul , er længden af bjælken og er tykkelsen af udkragningsbjælken. Stråleafbøjning registreres af følsomme optiske og kapacitive sensorer. $E$ $L$ $t$

Den anden ligning fastslår afhængigheden af cantilever- elasticitetskoefficienten på dens dimensioner og materialeegenskaber: $k$

$k={\frac {F}{\delta }}={\frac {Ewt^{3}}{4L^{3}}}$

hvor er den påførte kraft, og er bredden af cantileveren. Elasticitetskoefficienten er relateret til cantileverens resonansfrekvens i henhold til den harmoniske oscillatorlov : $F$ $w$ $\omega_0$

$\omega _{0}={\sqrt {k/m))$ .

Ændring af kraften, der påføres cantileveren, kan resultere i et skift i resonansfrekvensen. Frekvensforskydningen kan måles med stor nøjagtighed ved hjælp af lokaloscillatorprincippet .

Et af de vigtige problemer i den praktiske brug af en cantilever er problemet med den kvadratiske og kubiske afhængighed af cantilever-egenskaberne af dens dimensioner. Disse ikke-lineære afhængigheder betyder, at cantilevers er ret følsomme over for ændringer i procesparametre. Kontrol af permanent deformation kan også være vanskelig.

Se også

Cantilever beam ( engelsk Cantilever , generel betydning)

Links

Nanoalfabet: Cantilever Arkiveret 23. marts 2008 på Wayback Machine .

Scanning probe mikroskopi
Hovedtyper af mikroskoper	Atomkraft Scanningstunnel Nærfelt optisk
Andre metoder	Elektrisk strøm Elektrokemisk scanningstunnel Kelvin metode magnetisk kraft Magnetisk resonanskraft Fototermisk mikrospektroskopi Scanning kapacitiv Scanning gate Hall sensor scanning Ionisk ledning Spin polariserende scanningstunneling Scanningsspændingsmikroskopi Nanolitografi Funktionsorienteret scanning
Enheder og materialer	Cantilever Laser Fotodiode
se også	Nanoteknologi Mikroskop Mikroskopi Materialevidenskab