强度合的石英调传感器的表征,用于原子力显微镜中精确力测量
Cedric Shaskey1, Amun Jarzembski2, Andrew Jue1
1Department of Mechanical Engineering, University of Utah, 1495 E 100 S, Salt Lake City, 84112, UT, USA.
Ultramicroscopy
|September 21, 2024
概括
这项研究引入了一个集成模型,以了解原子力显微镜 (AFM) 中的石英调叉 (QTF) 尖端振荡. 该模型通过澄清QTF传感器行为,使得纳米级精确的力测量成为可能.
科学领域:
- 物理 物理学 物理
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 微型石英调音叉 (QTF) 是非接触式原子力显微镜 (AFM) 中的关键力传感器.
- 了解QTF螺杆的合振荡对于准确的纳米级力测量至关重要.
研究的目的:
- 开发一个集成模型来划分QTF尖端的合机械振荡.
- 为基于QTF的AFM建立实验数据和尖端样本相互作用力之间的关系.
主要方法:
- 使用压电响应和法布里 - 佩罗干涉计,对商业QTF的共振光谱进行了表征.
- 开发了一个块式模型并通过向QTF角添加质量来确定参数 (质量,刚度,阻尼).
- 分析了合振荡及其对有效刚度的贡献.
主要成果:
- 在QTF的质量中心是高度和,抑制对称共振模式.
- 质量负荷实验证实了QTF螺杆之间的强合.
- 合振荡在反对称模式中占有显著的有效刚度 (59%在平面内,84%在平面外).
结论:
- 开发的块模型准确地描述了QTF尖端振荡.
- QTF的特性推进了AFM的量化非接触力测量.
- 预计纳米级力测量的精度和可靠性将得到提高.


