Измерение сверхмалых масс
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
чае положительного результата запоминается вторая позиция в данных АЦП, и все данные, находящиеся между первой и второй позицией, записываются в файл.
Время сканирования области 200Ч200 точек составила 18 минут при частоте опроса АЦП равной 100 Гц.
В работе нанотранслятора характерно наличие несовпадения конечного положения транслятора и положением, указанным в переданной команде. Поэтому был введен допустимый интервал положения транслятора. Если текущие положение транслятора попадало в этот интервал, то считалось, что передвижение выполнено и программа приступала к выполнению следующего действия.
Функция 2D Scan выполняется с использованием двух нанотрансляторов, которые движутся попеременно или вместе. На Рис. 12 представлена схема передвижения трансляторов, на которой показаны пунктирной линией передвижения без обращения к АЦП, сплошной линией - передвижения с записью данных из АЦП в файл.
Возврат после сканирования каждой линии необходим для компенсации люфта, который имеется в каждом трансляторе, и может различаться при прямом и обратном движении. Как видно из рисунка 40, запись данных происходит строго при движении транслятора в одном выбранном направлении.
Программа стабильно работала на протяжении всего времени проведения измерений, для своей работы требовала очень мало ресурсов ПК: процессорное время не превышало 0,16%, использование памяти ОЗУ 3 Мб. Количество собранных данных ограничивается только объемом свободного дискового пространства.
В виду создания данного приложения в среде Visual C++ 6.0 с использованием класса MFC, заметно упрощена процедура добавления новых функций в программу: дополнительной программной обработки данных, использование иной таблицы команд, новых диалоговых окон, панелей, кнопок и полей. Таким образом, программу можно легко переориентировать для решения других задач, связанных с управлением позиционерами, сбором и обработкой данных.
Заключение
В данной работе разработана и практически реализована система для измерения сверхмалых масс микрообъектов на основе адаптивного голографического интерферометра. Данная система позволяет измерить массы с точностью до г.
Проведены исследования колебаний малых (характерным размером ~1 мкм) слабоотражающих объектов, с сложным волновым фронтом излучения, отраженного от них. Рассмотрена и применена теоретическая модель, наиболее точно описывающая собственные колебания кантилевера. Выполненный теоретический расчет находится в согласии с данными, полученными в ходе эксперимента.
Разработан и реализован программно-аппаратный комплекс (ПАК), применение которого позволило автоматизировать процесс измерения. В частности, ПАК обеспечил осуществление автоматизированной установки образцов в нужное место интерферометра, сбор и обработку данных, а так же двумерное сканирование объектов. Разработанный комплекс может быть легко переориентирован для решения других задач, связанных с управлением позиционерами, сбором и обработкой экспериментальных данных.
В настоящей работе использована ортогональная схема записи динамических голограмм в кристалле, которая делает возможным создание многоканальной измерительной системы. Следует отметить, что ортогональная геометрия формирования динамической голограммы в ФРК позволяет создавать поляризационно-независимые схемы адаптивных интерферометров [19]. Поэтому представленный принцип детектирования малых колебаний может быть использован в том числе и для исследования сложных микро- и нано - объектов, взаимодействие излучения с которыми может приводить к изменению поляризационного состояния отраженной волн или полной ее деполяризации.
Разработанная система измерения сверх малых масс может найти применение в метрологии для измерения масс различных микро- и нанообъектов, в биологических и биомедицинских исследованиях (детектирование вирусов, молекул ДНК, белков).
Список литературы
1.S.V. Gupta. Nano-Technology for Detection of Small Mass Difference. // Journal of Metrology Society of India, Vol. 23, No. 3, 177-192 (2008)
.S. Singamaneni et al. Bimaterial Microcantilevers as a Hybrid Sensing Platform. // Advanced Materials, Vol. 20, 653-680 (2008)
.L.M. Lechuga, J. Tamayo, M. Бlvarez et al. A highly sensitive microsystem based on nanomechanical biosensors for Genomics applications. // Sensors and Actuators B, Vol. 118, 2-10 (2006)
.B. Ilic, et al. Mechanical resonant immunospecific biological detector. // Applied Physics Letters, 77, p 450-452 (2000)
5.Bashir R. BioMEMS: state-of-the-art in detection, opportunities and prospects. // Advanced Drug Delivery Reviews, 56, 1565-1586. (2004)
6.B. Ilic, H.G. Craighead, S. Krylov, W. Senaratne, C. Ober, and P. Neuzil. Attogram detection using nanoelectromechanical oscillators // J. Appl. Phys. - Vol.95. (2004)
7.M. Sato, B.E. Hubbard, L.Q. English, and A.J. Sievers, B. Ilic, D.A. Czaplewski and H.G. Craighead. Study of intrinsic localized vibrational modes in micromechanical oscillator arrays. // CHAOS - Vol. 13, No.2 - P.702-715. (2003)
.L. Sekaric, M. Zalalutdinov, S.W. Turner, A.T. Zehnder, J.M. Parpia, and H.G. Craighead Nanomechanical resonant structures as tunable passive modulators of light. // J. Appl. Phys. - Vol.80. (2002)
9.Gьnter Wilkening, Ludger Koenders. Nanoscale calibration standards and methods: dimensional and related measurements in the micro - and nanometer range. // Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, (2005)
10.М.П. Петров, С.И. Степанов, А.В. Хоменко. Фоточувствительные электрооптические среды в голографии и оптической обработке информации. // Л.: Наука Ленингр. отд.-ние. - 1983. - 269 с.
11.S. Di Girolamo, A.A. Kamshilin, R.V. Romashko, Yu.N. Kulchin, J.-C. Launay. Fast adaptive interferometer on dynamic reflection hologram in CdTe:V. // Optics Express. - Vol.15. - No.2. - P.545-555. (2007)
.A. Ashkin, G.D. Boyd, J.M. Dziedzic, R.G. Smith, A.A. Ballman, J.J. Levinstein, K. Nassau. Optically-induced refractive index inhomogeneities in LiNbO3 and LiTaO3. // Appl. Phys. Lett. - V.9. - P.72. (1966)
.P. Gunter, J.-P. Huignard, eds. Photorefractive materials and their applications. // 2: Materials. Springer Series in Optical Sciences. - V.114. - 646 p. (2007)
.G. Zhang, D. Kip, D.D. Nolte, J. Xu, eds. OSA Trends in Optics and Photonics: Photorefractive Effects, Materials, and Devices. - V.99.