【概要描述】 Spectrum数字化仪助力研发人员晋升原子力显微镜机能 www.6300.net 2021-03-03中国工程机械信息网

德国汉斯多尔夫,2021年3月2日讯——原子力显微镜(AFM)是材料科学中最主要的东西之一,用在机械扫描概况描摹。AFM可以或许测算纳米探针和原子概况的彼此感化力,分辩率仅为几分之一纳米。今朝,Australia纽卡斯尔年夜学正在对这些复杂的装备进行改良和简化,以拓展原子力显微镜在全球尝试室的普遍利用。在这项研究中,一款高精度的8通道Spectrum digitizerNETBOX鞭策了AFM项目标成长。

首台原子力显微镜(AFM)在1985年研发成功,尔后便成为全球尝试室研究概况化学的主要东西。AFM的分辩率是传统光学显微镜的1000倍,其出色的分辩率可以或许显示更多的细节。与电子显微镜和其它进步前辈的系统分歧,AFM不但可以或许进行原位成像,还具有描摹成像和力丈量的功能,使其很是合适软生物材料、聚合物、纳米布局和各类其它材料的研究。

Ruppert博士改进的悬臂

纽卡斯尔年夜学对AFM系统的要害元素进行了研究,旨在简化操作的同时,晋升这些显微镜的整体机能。该年夜学电气工程和计较机学院的周详电机一体化尝试室聚集了纳米手艺、电机一体化、微电机系统(MEMS)和低噪声电子设计方面的专业常识,并缔造了用在简化AFM复杂性和下降本钱的怪异解决方案。

传统多频原子力显微镜尝试的道理图:当纳米定位器扫描样品时,悬臂在多个共振频率下同时振动

AFM凡是经由过程悬臂或探针扫描样品概况生成描摹图象。随后,经由过程激光束和位敏光电二极管探测器来肯定悬臂偏转的细小转变。经由过程收集和阐发探测器发出的旌旗灯号来肯定样品概况的拓扑高度转变,进而建立三维描摹。

该仪器的焦点是一个微悬臂,与样品彼此感化并为丈量纳米力学机能供给“物理链路”。虽然悬臂微加工手艺多年来不竭改良,其整体的设计并未产生太年夜转变,是以,被动式矩形悬臂现已被业界作为尺度普遍利用。传统的悬臂式仪器需要外部的压电声传感器和外部的光学偏转传感器。对多频率的AFM手艺成长趋向而言,这两种组件的表示都不睬想,由于多频率AFM手艺的成像信息还可以扩大到样品硬度、弹性和粘附性等在内的一系列纳米力学机能。比拟之下,活跃的悬臂与芯片级集成驱动和传感器供给了良多传统悬臂所不具有的优势,此中包罗没有安装系统的布局模式、缩小比例、单片机AFM、并行悬臂阵列和无光波干与。

Michael Ruppert博士正在对原子力显微镜中的自界说悬臂进行改进

Ruppert博士和其同事近期颁发了多篇论文,提出了用在晋升AFM机能、简化操作和下降装备本钱的集成悬臂解决方案。论文会商的主题包罗优化偏转活络度的立异悬臂设计,实现肆意共振频率结构并可以或许集成壮大的多模式Q节制。在与德克萨斯年夜学达拉斯分校的合作中,Ruppert爱游戏博士还结合开辟了首个硅绝缘体、单芯片的微电机系统AFM,其特点是将平面静电激起器与电热传感器整合,和将用在面外驱动的AIN压电层与偏转传感整合。该方式对显著下降AFM本钱,简化操作复杂性和扩年夜产物利用规模方面显示出了庞大的潜力。

该类型的研究依靠在高精度的丈量装备从集成的微悬臂中获得和阐发传感器旌旗灯号。经由过程肯定振幅噪声频谱密度,可以获得悬臂系统谐振时的热噪声、悬臂跟踪带宽和仪器的电子噪声底值等主要参数。为此,研究小组利用了Spectrum 仪器公司出产的DN2.593-08 digitizerNETBOX型号。该装备有8个完全同步的数字化通道,每一个通道都能以16位分辩率和40MS/s的速度采样旌旗灯号。为了实现节制和数据传输,digtizerNETBOX还经由过程一个简单的Gbit以太网连线与主机毗连。

DN2.593-08 digtizerNETBOX可以或许在40MS/s和16位分辩率下实现8个同步通道的采样

研究人员Michael Ruppert博士暗示:“digitizerNETBOX是周详电机一体化尝试室的主要丈量东西。这款装备可以或许在多个集成传感器范畴的低噪声测试下同时发生高分辩率,以知足我们系统机能的需求。”

关在Spectrum仪器

Spectrum仪器成立在1989年,迄今为止设计和研发了多款模块化数字化仪和产生器产物,此中包罗PC卡(PCIe和PXIe)和自力以太网装备(LXI)。在曩昔30年间,Spectrum取得了业界的普遍承认,旗下产物也被用在行业领军企业和一流年夜学的浩繁产物和科研项目中。Spectrum仪器总部位在德国汉堡四周的汉斯多尔夫,凭仗出色的手艺能力和优良的客户办事享誉全球。更多信息请拜候官网www.spectrum-instrumentation.com。

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• 作者：博鱼
• 来源：集团新闻
• 发布时间：2024-07-29
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