负刚度隔振及其在AFM中的应用

自从大约30年前第一个商业原子力显微镜(AFMs)发布以来,技术的进步已经稳步实施,以改善其性能。

现在,环境温度afm的最新进展是使它们更便携,更紧凑,更方便使用,这是由Negative-Stiffness隔振

原子力显微镜(AFMs)是目前在纳米尺度上测量和成像细胞和材料的最重要的工具之一。欧洲杯足球竞彩

AFM是通过在原子水平上揭示样品细节,以纳米级的分辨率成像一系列应用的仪器;其应用的一些例子包括在各种表面上操纵原子和纳米结构、数据存储、光刻和定义表面特征。

AFM通过利用尖锐的尖端(探针)和曲率半径在悬臂的末端附接到微小悬臂的端部的曲率下扫描样品表面以通过尖锐的尖端(探测)和曲率半径来扫描其形貌和材料特性。

当尖端接近样品表面时,表面和尖端之间的力会导致悬臂梁的挠度。激光束从悬臂梁的顶部表面反射到一个光敏探测器来记录这个偏转。

由于悬臂/探针/尖端的位置改变,可以精确地测量化学,磁,静电,机械和其他力等特性。

与其他显微镜技术相比,AFM的一个优势是这些特征可以在样品的三维表面轮廓(X, Y和Z轴)中显示出来。

尽管AFM技术已经取得了长足的进步,但对于需要AFM适应性和可移植性的研究人员来说,它的好处并不总是容易获得的。

纳米技术学生实验室也没有足够的afm,因为预算限制,他们可以使用的afm数量和学生缺乏操作技能。

EZAFM +由负刚度隔离的负载。

EZAFM +由负刚度隔离的负载。图像信用:减去K技术

更便携,更人性化的AFM

一种相对较新的、用户友好的、便携的、紧凑的环境温度AFM现在减轻了这些限制。纳米磁性仪器公司是低温应用扫描探针显微镜的领先制造商,开发了该仪器。

ezAFM+原子力显微镜是一种台式仪器设计的方便运输,快速设置和短的学习时间。

Kent Schuyler,北美纳米磁性仪器仪器/ NMI表示,该AFM具有优良的系统性能,可与传统AFM相媲美。”

NMI设计和制造的核心是用于低温应用的扫描探针显微镜/SPMs。我们已经将这种传统技术改造成一种比目前市场上可用的更易于使用的环境温度、更便携的AFM。这种新的仪器是ezAFM+。

Kent Schuyler,北美经理,纳米磁性仪器/NMI


ezAFM+仪器在全电子和机械SPM模式下操作,如DMT,开尔文探头和攻丝。STM需要高效的机械隔离,同时也是即插即用的选择。

这个新的AFM有100 um z,它有点适应应用,以及x&y中的150um的顺序的卓越扫描范围。而不是更传统的基于压电的电机,扫描仪使用音圈电机(VCM)。

当音圈仍然允许特殊范围时,尖端限制分辨率持续。集成良好的光学元件提供了极具功能的电子聚焦,分辨率优于2µm。

Negative-Stiffness隔振

来自环境的任何振动都会影响AFM系统。由于分辨率继续从微量到纳米桥接,需要具有更精确的振动隔离,原子力显微镜变得更为重要。

在测量极少的纳米或埃施加时,必须为仪器建立绝对稳定的表面。水平和/或垂直噪声将由耦合到仪器机械结构中的任何振动引起的,从而降低了以最高分辨率测量的能力。

afm对垂直轴最敏感,但对X轴和Y轴的振动也非常敏感。

Schuyler指出,在ezAFM+的开发过程中,我们考虑了多种隔振方案。”

从蹦极绳、空中工作台和主动振动上悬挂的重物。我们初步确定了负刚度隔振因此,这种便携式新AFM配备了最先进的隔振平台,也便于携带和操作。

Kent Schuyler,北美经理,纳米磁性仪器/NMI

负刚度隔振器由Minus K Technology开发并获得专利,为AFM研究提供了独特的能力。隔振器采用完全机械的被动隔振概念,不需要电或空气。

没有泵,电机或电子产品。它们在多个方向上达到高水平的隔离,同时完全在被动机械模式下操作。

David Platus博士,负僵硬孤立者的发明者,以及负K技术的总裁兼创始人,“在负刚度隔离隔离中,垂直运动隔离由支撑重量负荷的刚性弹簧提供,与负刚度机制组合。净垂直刚度非常低,而不影响弹簧的静态负载支撑能力。串联与垂直运动隔离器连接的梁柱提供水平运动隔离。梁柱表现为弹簧与负刚度机构的组合。其结果是一种紧凑的被动隔振器,能够实现非常低的垂直和水平固有频率,以及非常高的内部结构频率。”

Negative-Stiffness振动隔离器。

Negative-Stiffness振动隔离器。图像信用:减去K技术

振动传递率

Platus博士补充说,通过透射率曲线测量,负刚度隔振器具有非常高的性能。”

“振动传递率是相对于输入振动而言,通过隔振器传递的振动的量度。每个隔离器都会以其共振频率放大,然后开始隔离。负刚度隔离器在0.5 Hz下共振,在某些情况下在垂直和水平方向上都能产生较低的频率。在这个频率下几乎没有能量存在。在0.5 Hz处发现显著的振动是很不寻常的。频率高于0.7 Hz⃰的振动随着频率的增加而迅速衰减。当调整到0.5 Hz时,负刚度隔离器在2 Hz时达到大约93%的隔离效率;在5赫兹时99%;在10hz时达到99.7%。” Platus博士继续说道。

一些低高度负刚度隔振器提供水平1.5 Hz和垂直0.5 Hz的固有频率。负刚度隔振器是灵活的,因为他们可以定制更高的共振频率时,较低的频率是不需要的。

(*请注意,对于固有频率为0.5 Hz的隔振系统,隔离从0.7 Hz开始,随着振动频率的增加而改善。系统性能通常用固有频率来描述。)

位置灵活性

ezAFM+及其隔振平台均为适应性设计。任何典型的实验室工作台都可以用于负刚度,以实现出色的振动隔离。

负刚度隔振技术使得像ezAFM+这样的敏感仪器能够安装在任何需要建立实验室或生产设施的地方,因为它在垂直和水平方向上的低赫兹振动都具有非常高的隔振效率;这是一样的,无论设置在建筑物的振动受损的六层还是地下室。

不需要压缩空气或电Negative-Stiffness光电隔离器.没有什么可以磨损的,因此没有腔室,泵或电机。该机器仅在被动机械模式下运行。

该系统更容易安装和维护,运输也更简单,因为设备可以与振动隔离,而无需处理电力或压缩空气。2020欧洲杯下注官网负刚度振动隔离使一个互补匹配ezAFM+时考虑到可移植性。

自发布以来,EZAFM +已成为美国实用的低维材料表征系统。欧洲杯足球竞彩并且负刚度隔离器是系统的标准关键部件。

Kent Schuyler,北美经理,纳米磁性仪器/NMI

此信息已采购,审查和调整了由Minus K技术提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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引用

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  • 美国心理学协会

    减去K技术。(2021年,8月11日)。负刚度振动隔离及其在AFM中的应用。Azom。从//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20670开始检索2021年9月01日。

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    减去K技术。“负刚度隔离及其在AFM中的使用”。AZoM.9月2021年9月01日。

  • 芝加哥

    减去K技术。“负刚度隔离及其在AFM中的使用”。Azom。//www.wireless-io.com/article.aspx?articled=20670。(访问于9月1日,2021年9月)。

  • 哈佛大学

    减去K技术。2021。负刚度隔振及其在AFM中的应用.viewed September 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=20670。

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