صور حب




منتدي صور حب
العودة   منتدي صور حب > اقسام الصور الــعـــامــة > ابحاث علمية - أبحاث علميه جاهزة

إضافة رد
LinkBack أدوات الموضوع انواع عرض الموضوع
  #1  
عضو جديد
 
تاريخ التسجيل: Mar 2018
المشاركات: 18,929
افتراضي بحوث علمية عام 2018 بحث حول ميكروسكوب القوة الذرية afm Atomic force microscopy. بحث علمي جاهز . ميكروسكوب





بحوث علمية عام 2018 بحث حول ميكروسكوب القوة الذرية afm Atomic force microscopy. بحث علمي جاهز ميكروسكوب

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
يسعدنا ان نعرض لكم كل ما هو جديد في مجال البحث العلمي
كل ماهو جديد في ابحاث علمية 2018 - 2018



بحث حول ميكروسكوب القوة الذرية afm Atomic force microscopy . بحث جاهز . بحث علمي . بحوث متكامله . بحث في ميكروسكوب القوة الذرية . بحث .



ميكروسكوب القوة الذرية afm
ميكروسكوب القوة الذرية
AFM
Atomic force microscopy

جهاز ميكروسكوب القوة الذرية
ميكروسكوب القوة الذرية Atomic force Microscope (AFM ) او ميكروسكوب القوة الماسحةScanning force microscopy (SFM ) هو ميكروسكوب ذو قدرة تحليلية عالية وهو احد انواع ميكروسكوبات المجسات الماسحة والذي تحدثنا عن واحد منها وهو الميكروسكوب النفقي الماسح STM في مقال سابق. ولكن هذا الميكروسكوب له قدرة تحليل تصل الى اجزاء من النانومتر حيث انه يفوق حد تكبير الميكروسكوبات الضوئية بأكثر من 1000 مرة. ويعتبر هذا الميكروسكوب متطورا عن الميكروسكوب النفقي الماسح STM. اخترع ميكروسكوب القوة الذرية afm العالمين Quate و Gerber في العام 1986. وتوفر اول جهاز للاستخدام في المختبرات العلمية في العام 1986. ويعتبر هذا الميكروسكوب الاكثر شهرة كأداة تكبير وقياس وتحريك على المستوى النانوي.
وحديثاً تمكن علماء فيزيائيون في جامعة اوساكا في اليابان من استخدام ميكروسكوب القوة الذرية afm في التعرف على هوية التركيب الكيميائي وتحديد نوع كل ذرة ومكان تواجدها على المخطط ثلاثي الابعاد لتضاريس سطح المادة على المستوى الذري. وقد اكتشف هؤلاء العلماء ان التفاعلات تشكل بصمة ذرية لتمييز الذرات باستخدام ميكروسكوب AFM.
في هذا المقال من كيف تعمل الاشياء سوف نلقى الضوء عن هذا الجهاز التدقيق وكيف يعمل واهم الاستخدامات التي يمكن ان يقوم بها جهاز ميكروسكوب القوة الذرية.


المبدأ الاساسي
يتكون ميكروسكوب القوة الذرية afm من ذراع cantilever في نهايته مجس probe مكون من رأس حاد يعرف بالـ tip يستخدم لمسح سطح العينة. تكون الذراع مصنوعة من مادة السليكون او نيتريد السيليكون بنصف قطر في حدود بضع نانومترات. عندما يقترب رأس المجس من سطح العينة تتولد قوة بين رأس المجس وسطح العينة تؤدي هذه القوة الى انحراف في الذراع بناء على قوة هوك. وقد تكون القوة المتبادلة قوة ميكانيكية او قوة فاندرفال او أو قوة شعرية قوة كهروستاتيكية او قوة مغناطيسية أو قوة رابطة كيميائية او قوة كزيمار او غيرها من انواع القوة وهذا حسب نوع السطح الذي يتم دراسته. كما يمكن دراسة العديد من انواع هذه القوة باستخدام مجسات خاصة وعندها يسمى الميكروسكوب باسمها مثل ميكروسكوب القوة المغناطيسية magnetic force Microscope (MFM) او ميكروسكوب المسح الحراري scanning thermal microscopy أو غيره. وفي كل هذه الميكروسكوبات تحدث القوة المتبادلة باختلاف انواعها انحراف في ذراع ميكروسكوب القوة الذرية يقاس هذا الانحراف بواسطة انحراف شعاع ليزر عن مرأة مثبتة على ذراع الميكروسكوب. وشعاع الليزر المنعكس يرصد على مصفوفة خطية من الفوتودايود. Photodiodes. وهناك طرق اخرى لقياس الانحراف مثل مقياس التداخل الضوئي optical interfermetry، او باستخدام بيزوالكترك او مجس سعة كهربية. وحسب طريقة قياس الانحراف يتم تصميم ذراع الميكروسكوب فمثلا لو كانت طريقة القياس تعتمد على الكهرباء الانضغاطية (بيزوالكتروك) فان الذراع تصنع من مواد بيزوالكتروك. ولكن تعتبر طريقة قياس الانحراف بشعاع الليزر الطريقة الادق والاكثر استخداما.


مخطط توضيحي لفكرة عمل ميكروسكوب القوة الذرية
اذا تم مسح المجس عند ارتفاع معين من سطح العينة فقد يكون هناك خطورة على المجس بان يصطدم بالسطح، ولتجنب حدوث هذا يتم استخدام تغذية عكسية للتحكم في المسافة بين المجس وسطح العينة لتحافظ على القة المبتادلة بينهما ثابتة. ويتم تثبيت العينة على قاعدة من مادة بيزوالكترك تحرك العينة في الاتجاه z للحفاظ على قيمة ثابتة للقوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة وكذلك تحريك العينة في البعدين x و y. وهناك انواع اخرى من ميكروسكوبات القوة الذرية تستخدم 3 بلورات بيزوالكتريك كل بلورة مسئولة عن اتجاه من اتجاهات الحركة الثلاثة. وفي التصاميم الحديثة يتم تثبيت الذراع على ماسح بيزوالكتريك افقي في حين يتم تحريك العينة فقط في الاتجاهين x و y. وفي النهاية نحصل على خريطة لمساحة تمثل طبوغرافيا سطح العينة
.

ة توضح ذراع afm ويبلغ عرضه 100 ميكروميتر ويمكن ان يصل الى 20 ميكروميتر او اقل.
يمكن تشغيل ميكروسكوب القوة الذرية afm بعدة انماط تشغيل وهذا حسب الاستخدام المطلوب ونوع الفحص المراد. وبصفة عامة يمكن تقسيم انماط التشغيل بنوعين هما نمط التشغيل الاستاتيكي او نمط الاتصال والنوع الثاني هو نمط التشغيل الديناميكي او نمط عدم الاتصال.
انماط التشغيل واخذ ال Imaging Modes
ذكرنا ان هناك نمطين اساسيين من انماط تشغيل جهاز afm وهما النمط الاستاتيكي والذي يتم فيه سحب الذراع عبر سطح العينة ويتم مباشرة قياس تضاريس السطح من خلال الانحرافات في الذراع. والنمط الديناميكي يكون الذراع يتذبذب بالقرب من السطح عند تردد رنيني resonance frequency. ويتم قياس التردد والسعة والطور وتردد الرنيني من خلال القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة. هذه التغيرات في التردد بالنسبة لتردد المرجعي يعطي معلومات عن خصائص العينة.
النمط الاستاتيكي او نمط الاتصال Contact Mode


في هذا النمط يستخدم الانحراف في رأس المجس كإشارة للتغذية العكسية ولان قياس الاشارة في هذا النمط يتعرض للضجيج يتم استخدام ذراع اقل صلابة لتكبير مقدار اشارة الانحراف. ويقرب المجس من سطح العينة بحيث يحدث قوة تنافر تنتج عن الالكترونات على سطح العينة والكترونات المجس. ويتم الحفاظ على ثبات مقدار القوة التنارية هذه اثناء المسح من خلال المحافظة بقاء الانحراف ثابتاً.
النمط الديناميكي او نمط عدم الاتصال Non-contact Mode

نمط عدم الاتصال في ميكروسكوب القوة الذرية
في هذا النمط لا يكون المجس متصلا مع سطح العينة. بل يكون الذراع متذبذب عند تردد اكبر بقليل من تردد الرنين حيث تكون سعة الذبذبة في حدود بضع نانومتر (اقل من 10 نانومتر). وتكون القوة المتبادلة بين المجس وسطح العينة هي قوة فاندرفال van der Waals وهي تكون مسيطرة عند تلك المسافة أي في حدود 1 الى 10 نانومتر فوق سطح العينة، وهذه القوة تعمل على تقليل تردد الرنين للذراع. هذا الانخفاض في تردد الرنين يستخدم في نظام التغذية العكسية الذي يقوم بالحفاظ على جعل سعة الاهتزازة ثابتا من خلال اعادة ضبط المسافة بين المجس والسطح. وبقياس المسافة بين المجس والسطح اثناء المسح في الاتجاهين x,y يتم رسم الة لطبغرافية سطح العينة باستخدام برامج معدة لذلك.

في هذا النمط لا يتعرض رأس المجس لأي ضرر لا نه لا يحتك مع سطح العينة مثلما يحدث مع النمط السابق. وهذا يجعل من نمط التشغيل الديناميكي مفضل اكثر وخصوصا في حالة التعامل مع العينات اللينة. ولكن في حالة العينات الصلبة فان ال التي تؤخذ بكلا النمطين تكونا متماثلتين. ولكن اذا وجدت طبقة نانوية من مادة سائلة على سطح العينة فان النمطين سوف يعطيا ا مختلفة بعض الشيء. لان المجس في النمط المتصل يخترق طبقة السائل ليعطي ة للسطح الاسفل منها، في حين ان النمط غير المتصل سوف يتذبذب فوق السطح ويعطي ة لكلا من السائل والسطح معا.
نمط النقر

سلسلة بوليمر مفرد, (بسمك 0.4nm)، سجلت بنمط النقر Tapping mode في وسط مائي عند قيم pH مختلفة
في اغلب الاحيان تتكون طبقة مائية فوق سطح العينة. ولأننا نجعل رأس المجس قريب جدا من العينة للحصول على اشارة لمقياس القوة المتبادلة فانه من المحتمل ان يلتصق رأس المجس في العينة ولمنع هذا من الحدوث تم تطوير النمط الغير متصل بنمط النقر tapping mode وذلك للتغلب على هذه المشكلة.
في نمط النقر تتذبذب الذراع للأعلى والاسفل بالقرب من تردد الرنين وتكون سعة الذبذبة اكبر من 10 نانو متر حيث تتراوح بين 100 و200 نانومتر. ونظرا للقوة المتبادلة التي تؤثر على الذراع عند اقترابها من سطح العينة فان قوة فاندرفال او قوة ثنائيات القطب المتفاعلة او القوى الكهروستاتيكية تتسبب في تغير في سعة الذبذبة وتقل كلما اقترب رأس المجس من سطح العينة. يتم التحكم بارتفاع الذراع بواسطة بيزوالكترك تعمل على ضبط ارتفاع الذراع اثناء مسح العينة. ويعتبر نمط التشغيل هذا نمط متطور عن نمط عدم الاتصال.

قياس انحراف ذراع ميكروسكوب القوة الذرية]

قياس انحراف الشعاع في جهاز AFM
ينعكس شعاع ليزر دايود على الجانب الخلفي للزراع ويتم التحكم فيه من خلال كاشف حساس للموضع position sensitive detector (PSD) يتكون من فوتوديودين موضوعين بالقرب من بعضهما البعض والمخرج من كل فوتودايود موصل في مكبر differential amplifier. الازاحة الزاوية للذراع تجعل احد الديودين يلتقط اشارة اكبر من الديود الاخر. وهذا يعطي اشارة تتناسب مع انحراف الذراع. وتصل حساسية الجهاز الى كشف انحراف اقل من 10 نانومتر. ويمكن تكبير التغير في زاوية الشعاع بزيادة طول مسار شعاع الليزر بضع سنتيمترات.]


اقرأ أيضا::


fp,e ugldm uhl 2018 fpe p,g ld;v,s;,f hgr,m hg`vdm afm Atomic force microscopy> ugld [hi. > hgr,m hg`vdm Atomic force microscopy



رد مع اقتباس
إضافة رد

الكلمات الدليلية (Tags)
ميكروسكوب, القوة, الذرية, Atomic, force, microscopy, علمي, جاهز, ميكروسكوب

أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

ضوابط المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

كود [IMG]متاحة
كود HTML معطلة
Trackbacks are متاحة
Pingbacks are متاحة
Refbacks are متاحة


بحوث علمية عام 2018 بحث حول ميكروسكوب القوة الذرية afm Atomic force microscopy. بحث علمي جاهز . ميكروسكوب

سياسةالخصوصية


الساعة الآن 10:58 PM


Powered by vBulletin™ Version 3.8.7
Copyright © 2020 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved.
Content Relevant URLs by vBSEO