13421

مطالعه آناليز حساسيت و تحليل ارتعاشات غيرخطي ميكروسكوپ نيروي اتمي داراي تيرك هايپرالاستيك در محيط¬هاي كاري مختلف

1402

دكتر حبيب‌نژاد كورايم

دكتر طالبي توتي

توانايي ميكروسكوپ نيروي اتمي در اندازه‌گيري نيروها در مقياس نانونيوتن و خصوصيات مكانيكي سطوح، باعث شده تا اين دستگاه به طور گسترده در اندازه‌گيري نيروهاي بين اتمي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. عملكرد سيستم AFM به حساسيت حركت ارتعاشي ميكروكنتيلور وابسته است. با توجه به عدم قطعيت‌ها در هندسه ميكروكنتيلورها، تحليل رفتار حركت ارتعاشي آن‌ها به وسيله پيزوالكتريك و اثرات اين عدم قطعيت‌ها بر روي حركت ارتعاشي سيستم، اهميت زيادي دارد. تحقيق حاضر بر روي آناليز حساسيت و ارتعاشات غيرخطي ميكروسكوپ نيروي اتمي AFM با كنتيلورهاي هايپرالاستيك در محيط‌هاي كاري مختلف تمركز دارد. اين تحقيق به منظور بررسي و شناسايي تلاش‌ها و نتايج به دست آمده توسط محققان مختلف در اين زمينه صورت گرفته است. اهميت تحليل ارتعاشات در AFM به دليل دقت بالاي مورد نياز در اندازه‌گيري‌ها و تحليل‌هاي مرتبط با اين ابزار پيشرفته، بسيار زياد است. تحقيقات انجام شده نشان مي‌دهد كه تاكنون مدل‌سازي كنتيلورهاي هايپرالاستيك در مود ضربه‌اي براي ميكروسكوپ نيروي اتمي به‌طور كامل انجام نشده است و بخش بزرگي از تحقيقات پيشين بر روي كنتيلورهاي الاستيك و مدل‌هاي ساده‌تر تمركز داشته است. بنابراين، اين تحقيق به منظور پر كردن اين خلأ و بهبود دقت و كارايي AFM در شرايط مختلف انجام شده است. مطالعه رفتار ارتعاشي ميكروكنتيلورهاي هايپرالاستيك داراي پيزوالكتريك مستلزم مدل‌سازي رياضي دقيق آن و در نظر گرفتن خواص و رفتار مواد هايپرالاستيك است. در اين تحقيق، از مدل نئو-هوكيان براي توصيف رفتار مواد هايپرالاستيك تحت تغيير شكل‌هاي بزرگ استفاده شده است. معادله حركت كنتيلور هايپرالاستيك از اصل هميلتون استخراج شده است. با استفاده از روش گلركين براي حل عددي معادلات ديناميكي، اين تحقيق امكان تحليل دقيق‌تر و بهينه‌سازي پارامترهاي مختلف را فراهم مي‌كند. همچنين، شبيه‌سازي‌هاي انجام شده براي يك كنتيلور الاستيك و مقايسه آن با كنتيلور هايپرالاستيك نشان مي‌دهند كه هايپرالاستيك بودن كنتيلور موجب تغييرات قابل توجه در رفتار ديناميكي آن مي‌شود. علاوه بر اين، تحقيق حاضر به بررسي مود ضربه‌اي در AFM نيز پرداخته است. در اين حالت، كنتيلور به‌طور متناوب با نمونه در تماس قرار مي‌گيرد و با تحليل ارتعاشات ناشي از اين تماس، اطلاعاتي از ويژگي‌هاي سطحي نمونه به دست مي‌آيد. تحليل حساسيت و ارتعاشات در اين حالت نيز اهميت زيادي دارد زيرا به بهبود دقت و كارايي AFM در اين حالت كمك مي‌كند و اطلاعات مفيدي در مورد ويژگي‌هاي نمونه ارائه مي‌دهد. در نهايت، تحليل حساسيت و ارتعاشات غيرخطي كنتيلورهاي هايپرالاستيك در AFM با تمركز بر روي مود ضربه‌اي، مي‌تواند به بهبود عملكرد اين ابزار در شرايط مختلف و همچنين بهبود طراحي و ساخت كنتيلورهاي جديد كمك كند. واژه‌هاي كليدي: ميكروسكوپ نيروي اتمي، ميكروكنتيلور هايپرالاستيك، مود ضربه‌اي، آناليز حساسيت، پيزوالكتريك AFM

6/9/2024 12:00:00 AM

82892

1403/03/29

The study of sensitivity analysis and nonlinear vibration analysis of atomic force microscopy with hyperelastic cantilever in different working environments