Non-contact atomic force microscope operation in ultra high vacuum using radiation pressure excitation of cantilever
Ultra yüksek vakumda, radyasyon basıncı ile tahrik edilen, yüzeye değmeden atomik kuvvet mikroskopisi
- Tez No: 442074
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ORAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
Bu çalışmada, radyasyon basıncının kullanımıyla yüzeye değmeden çalışan Atomik Kuvvet Mikroskobu (YDAKM) yaylarının titreştirilmesi ile yeni bir AKM yay uyarım yöntemi geliştirilmiş, bu yöntemle YDAKM ile yüzey görüntülemesi gerçekleştirilmiştir. AKM yayları genel olarak bir piezo element aracılığıyla titreştirilerek rezonansa getirilir. Bu yöntemin yalancı rezonans eğrileri ve ideal olmayan Lorentz eğrileri ortaya çıkarmak gibi olumsuz yanları mevcuttur. Radyasyon basıncı daha önce AKM yaylarının kalibrasyonu için kullanılmış olmakla beraber bugüne kadar görüntü almak için kullanılmamıştır. Yayın sapmasını ölçmek ve aynı zamanda yaya radyasyon basıncı uygulamak için 1310 nm dalgaboyunda bir lazer diyotuyla çalışan fiber interferometre kullanılmıştır. 2x10-10 mbar basınçta bulunan bir YDAKM üzerine takılı olan yay, üzerine DC akım uygulanan 3 mW sabit güçte sürülen, bir PLL aracılığıyla yayın rezonans frekansında AC modülasyon uygulanan lazer diyotunun uyguladığı radyasyon basıncıyla tahrik edilmiştir. Bu şeklide, yayın DC ofset etrafında AC modülasyon tarafından titreştirilmesi sağlanmıştır. 750 μW'lık lazer gücü için yaya etkiyen kuvvet 5 pN olarak hesaplanmıştır. YDAKM yaylarının ortalama yay sabitinin 40N/m olduğu göz önünde bulundurulursa 5 pN'luk kuvvet yaklaşık 0.125 pm'lik genlik oluşturmaktadır. Ultra Yüksek Vakum odacığı yaklaşık 2x10-10 mbar basınca getirildiğinde rezonansın kalite faktörü 10000 civarlarında olup yayın genliği 1-2 nm civarlarına çıkar. Radyasyon basıncı ile uyarım aynı zamanda yay sabitinin de doğrudan ölçümüne olanak sağlamıştır. Bahsedilen teknik aynı zamanda görüntüleme sırasında uygulanıp YDAKM radyasyon basıncı ile YDAKM görüntüsü alınmıştır.
Özet (Çeviri)
In this work a new method for excitation of Non-Contact Atomic Force Microscope (NCAFM) cantilevers by means of radiation pressure was developed and applied for NCAFM imaging for the first time in the world. Piezo excitation is the most common method of cantilever excitation in AFM devices. However, it has few drawbacks, sometimes spurious resonance peaks and non-ideal Lorentzian curves can be observed. Radiation pressure has earlier been used for calibration of AFM cantilevers but has never been used for imaging. A fiber optic interferometer with a single 1310 nm laser was used both for measuring the deflection of the cantilever and for the application of a radiation force onto the cantilever at its resonance frequency using a custom NCAFM which operates in p~2x10-10mbar. The laser power was modulated sinusoidally with constant amplitude at the cantilever's resonance frequency utilizing a digital Phase Lock Loop (PLL). For 750μW laser power, the force exerted by radiation pressure is calculated to be 5 pN. The nominal stiffness of ncAFM mode cantilevers are ~40N/m, which results in 0.125 pm displacement due to the radiation power. DC and AC laser current is adjusted to control the DC and AC radiation force on the cantilever. The UHV chamber is pumped down to 2.5x10-10 mbar to increase the Q of the cantilever to ~10,000 and hence to enhance oscillation amplitudes to ~1-2nm. The radiation pressure excitation also enabled the measurement of the cantilever stiffness directly which is in the range of 40-60 N/m. The excitation method was applied during NCAFM imaging and for the first time in the world a NCAFM surface topography image utilizing radiation pressure was taken.
Benzer Tezler
- Çoklu frekanslı atomik kuvvet mikroskobu ve uygulamaları
Multifrequency atomic force microscopy and its applications
RAMAZAN ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. H. ÖZGÜR ÖZER
- İçeceklerde bulunan amaranth tayinine yönelik sensörlerin hazırlanması
Preparation of sensors for the amaranth detection in beverages
FATMA ÖZGE ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLAY BERELİ
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
- Adenozin tayinine yönelik optik temelli nanosensörlerin geliştirilmesi
Development of optical based nanosensors for the determination of adenosine
ZEHRA TUĞÇE KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLAY BERELİ
- Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri
Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys
BURAK ÖZKAL