ارتعاشات خمشی تیر یکسرگیردار میکروسکوپ نیروی اتمی و تأثیر پارامترهای ابعادی بر آن

Abstract

میکروسکوپ نیروی اتمی (Atomic Force Microscope) یا به اختصار AFM، ابزاری قدرتمند و ضروری در نانوتکنولوژی است که برای مطالعه، تصویر­برداری و شناسایی مواد مختلف با تفکیک اتمی بکار می­رود و در سه مد تماسی، غیر تماسی و کوبشی کار می­کند. در این مقاله ارتعاشات خمشی تیر یکسر­گیردار مورد استفاده در این دستگاه که در مد غیر تماسی نمونه هایی با سختی سطح متفاوت را اسکن می­کند بررسی می­شود. یافتن فرکانسهای طبیعی تیر و تحلیل فرکانسی مجموعه مرتعش، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و طیف وسیعی از تحقیقات به آن می­پردازد. در این مقاله ابتدا معادلات ارتعاش عرضی تیر با در نظر گرفتن جرم و ممان اینرسی جرمی تیپ (Tip) انتهای آن که قبلاً از آن صرفنظر شده است به روش تحلیلی دقیق و با استفاده از تئوری تیر اولر - برنولی استخراج شده است. سپس میزان تفاوت نتایج حاصل از معادلات محققین قبلی با معادلات اخیر در مطالعه موردی بررسی شده است. نتایج حاصل نشان می­دهد که اثر تیپ بسته به ابعاد آن، قابل ملاحظه بوده و بایستی برای رسیدن به تصویربرداری دقیق تر نمونه ها در هنگام طراحی منطق عملکردی دستگاه در نظر گرفته شود. در انتها میزان تأثیر زاویه تمایل تیر نسبت به سطح و ارتفاع تیپ برفرکانس های تشدید مجموعه بررسی می­شود.