增强生物物理隔振策略的解决方案和方法

环境振动限制了所有类型显微镜的分辨率。振动以明显的方式削弱了特征的本地化——这是一个日益严重的问题，因为当前成像应用的获取时间长，规模小。

不明显的是地震、电缆、机械和声学刺激的相互作用。用螺栓将设备固定2020欧洲杯下注官网在普通的空气工作台上，可能不足以实现今天所需的纳米级稳定性。

本文综述了从经典到最新的分离方法。它还强调了造成系统不稳定的未被充分重视的因素，并为有效的缓解战略提供了建议。

传统的空气光电隔离器

自20世纪70年代以来，空气表一直是提高稳定性的常用工具。在这里，一个加压的膜片为桌面提供支撑，同时也提供一个低摩擦、弱弹簧的支撑，以减弱来自地板的高频振动。

由此得到的弹簧-质量系统呈现出具有特征谐振频率(F_res)，并放大靠近这些频率的频谱成分(图1)。

图1所示。常规空气隔离器的透射率曲线

压电技术解决低频传输和放大问题

空气隔离器提供良好的衰减高频地板振动部件。隔离器的低频传输和放大在F_res在1 - 3hz波段使用先进的成像技术是有问题的。

压电技术提供了响应的纳米驱动和目标、样品定位器和扫描探针的长期位置稳定性^［1］．这一特性已被用于新型的隔离器，以抵消低频传输地板激励。

在这样的主动振动消除系统，传感器连续监测和测量地板振动，压电器件进行膨胀和收缩，在数字控制下实时传递抵消力^［2］．

图2。High-force压电堆栈

在一种对先进显微镜特别感兴趣的独特混合技术中，气动隔离元件与高可靠性相结合压电主动抵消技术提供更好的组合隔离。

这种方法利用了这两种技术的优点。压电主动隔离处理低频气动元件的传递率和放大问题。气动元件考虑了主动隔离技术不可避免的有限带宽(图3)。

图3。被动隔离与杂交隔离的比较传播率

地板是唯一的来源

表格是共振结构。更好的模型集成了阻尼元素，降低了它们对刺激的反应。这些刺激可能是通过隔离器产生的地板振动的残留物，也可能是来自电缆、声学或包括变压器和风扇在内的机载源。减排技术包括:

• 利用结构节点
  在最低阶谐振模式的节点线上安装隔离器可以降低激励。(根据Chladni的分析，节点线大约位于一个矩形叶子的短边长度的20%。)这也可以是包裹传递振动的电缆的位置。
• 减少声室模式的耦合
  桌子上的一个盒子将光学设备与明显的气流隔离开来，但声音干扰必须用不同的方法处理。充氦覆盖层可以通过减少路径波动来降低噪声谱密度^[３]．相比之下，机载扰动直接耦合到隔离平台上。对于长度为10米的典型实验室，最小的纵向房间模态频率为f = c / 2L。以音速c为340米/秒，f约为17赫兹。虽然这是在亚音频范围内，但它会对敏感设备造成问题。2020欧洲杯下注官网缓解策略包括使用单独的框架覆盖盒子并减少其表面积，如图4所示。此外，录音室工程中的“低音陷阱”也会有所帮助。

图4。带有“隔离盒”的先进显微镜设备静止光谱前/后，附加或从桌面上移除^［4］．上图:加速度计数据。下:AFM尖端观测到的数据。[Courtesy Thomas Perkins, JILA, National Institute of Standards and Technology and University of Colorado, Boulder]

附加应用照片的LaserTable-Base™

图片由IBM公司提供

图片由乌普萨拉大学提供

参考文献

乔丹，安东尼，P，科尔。制药。生物工程学报，2009,31 (5):581 - 585

Shen Yuan et al.， 2013, Advanced Mate欧洲杯足球竞彩rials Research, 706-708, 1423

[3] Abbondazieri等，《自然》，2005年11月24日，438(7067):460-465。

[4]作者感谢Thomas Perkins提供了这些生动的前后数据。

这些信息已经从TMC提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

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