p>
Даний мікроскоп проведений японської фірми Jeol (Мал. 10) і в першу чергу призначений для вимірювання біологічних об'єктів, що зумовлено його низьким (80 кВ) прискорює напругою щодо інших ПЕМов.
В ПЕМ зображення від ультратонкого зразка (товщиною порядку 0,1 мкм <# «80» src=«doc_zip11.jpg" />
Малюнок 10. ПЕМ JEM 1400
Глава 3. Теорія
.1 Силове вимірювання на АСМ
кантільоверамі - це датчик силового взаємодії. Будь-яку інформацію про поверхню мікроскоп отримує завдяки механічним відхилень балки кантилевера, які реєструються оптичною системою [7]. Зазвичай кантилевер являє собою балку у вигляді прямокутного паралелепіпеда (Мал. 11) або у вигляді двох балок, з'єднаних під деяким кутом, з зондом (вістрям) на одному з її кінців. Далі детально розглянемо використовуваний в нашій роботі прямокутний кантилевер. З поверхнею взаємодіє вістря зонда. Вважаємо, що саме до його вершини прикладена зосереджена сила, що діє з боку досліджуваного зразка.
Рис. 11. Геометрія кантилевера
Сила, діюча на зонд, часто має не тільки вертикальну складову, а й компоненти, що лежать в горизонтальній площині. Тому вістря кантилевера може відхилятися не тільки уздовж осі, але в двох інших напрямках. Вертикальну складову Fz назвемо нормальною силою, поперечну Fx і подовжню Fy - латеральними силами.
Так як в АСМ про силу впливу зразка на кантилевер судять по деформації останнього, то для визначення сили, необхідно знати жорсткість деформацій кантилевера в різних напрямках. Вважаємо, що вектор відхилення вістря кантилевера (що має компоненти? X,? Y,? Z) пов'язаний з доданою до зонду силою лінійно, тобто за законом Гука:
(1)
Коефіцієнтом пропорційності служить тензор другого рангу, який назвемо тензором зворотної жорсткості. Ця величина містить всю інформацію про пружні властивості кантилевера. Щоб знайти компоненти тензора C, необхідно вирішити завдання про статичні деформаціях кантилевера під дією сил, спрямованих по різних осях. Для наочності запишемо формулу (1) у матричному вигляді:
(2)
При силових вимірах головний інтерес представляє деформація кантилевера під дією вертикальної сили. Визначимо величину і напрям цієї деформації. Вирішення цієї задачі дозволить знайти останній стовпець тензора С:
(3)
(4)
(5)
Деформація вертикального вигину показана на Рис. 12:
Виділимо з балки двома поперечними перетинами елемент довжиною і розглянемо його деформацію (Мал. 14). Так як цей елемент зігнутий, то матеріал на зовнішній стороні вигину розтягнутий, а на внутрішній стороні стиснутий. Але мається нейтральна поверхня, яка й не стиснута і не розтягнута.
Рис. 12. Вертикальна деформація
Для спрощення обчислень будемо вважати, що поперечні перерізу балки залишаються плоскими і нормальними до її деформованою осі (прямий чистий вигин балки постійного перетину).
Рис. 13. Поперечний перетин
Рис. 14. Маленький відрізок усередині зігнутої балки
Для чистого вигину нейтральна поверхня проходить через центр ваги поперечного перерізу, тобто в нашому випад...
