Development of an atomic force microscope operating in DC non-contact mode

开发以直流非接触模式运行的原子力显微镜

基本信息

  • 批准号:
    07650066
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The purpose was development of atomic force microscope operating in DC non-contant mode. In beginning, I have made a force feedback system with a seesaw shape lever. The lever deflection was detected by an optical lever method. The sensitivity of force measurement was -10^<-10>N.However the complex structure of the seesaw lever has caused intolerable thermal drift and a low frequency response. To overcome these problems, a novel force-feedback system using a micro-cantilever commercially available was proposed.Since the cantilever deflection is detected by a simple optical fiber interferometer, the thermal drift is reduced. And the high resonant frequency of the micro-cantilever allows the high-speed scanning of samples. The optical fiber end was coated by gold thin film. The electrostatic force between the fiber end and the gold coated micro-cantilever is balanced with the atomic force between the probe tip and sample.Some force curves were measured by using this force feedback system … More . The curves were quite different from those of conventional method in which the interaction force is determined from cantilever deflection without feedback system. Especially the maximum of the attractive force in approaching was in the same order of the maximum in going back. The stability of the system was improved, so that the force resolution was -10^<-11>N.However the frequency response was still poor because the control system used for the measurement was poor. Then I could not obtain an AFM images by scanning the sample surface.A discussion to design the feedback control system with a high frequency response was made. A simple dynamic model of cantilever was proposed in case that the probe tip was in the field of interaction force. Supposing a PID controller, the control parameters were estimated to realize the high frequency response of the feedback system.A simulation result shows a possibility of frequency response of higher than 1kHz. I will actually make the controller and will attempt to operate the AFM with non-contact DC mode. Less
目的是开发在直流非恒定模式下运行的原子力显微镜。首先,我制作了一个带有跷跷板形状杠杆的力反馈系统,通过光学杠杆方法检测杠杆的偏转。力测量的灵敏度为-。 10^<-10>N。然而,跷跷板杆的复杂结构导致了难以忍受的热漂移和低频响应,为了克服这些问题,提出了一种使用市售微悬臂梁的新型力反馈系统。悬臂通过简单的光纤干涉仪检测偏转,减少了热漂移,并且微悬臂梁的高谐振频率允许高速扫描光纤端部镀有金薄膜的静电力。光纤末端和镀金微悬臂梁与探针尖端和样品之间的原子力保持平衡。使用该力反馈系统测量了一些力曲线... 更多。这些曲线与传统方法的曲线有很大不同。相互作用力特别是接近时的吸引力最大值与返回时的吸引力最大值处于同一数量级,从而提高了系统的稳定性,使得力分辨率为-10^<-11。 >N.然而,由于测量所用的控制系统较差,因此我无法通过扫描样品表面获得AFM图像,因此频率响应仍然很差。讨论了设计具有高频响应的反馈控制系统。提出了一个简单的悬臂动力学模型。假设探针尖端处于相互作用力场中,估计控制参数以实现反馈系统的高频响应。仿真结果表明频率响应可能高于1kHz。实际制作控制器并将尝试以非接触式 DC 模式操作 AFM。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nobuhir Kato, Ippei Suzuki Hisao Kikuta, Koichi Iwata: "Force balancing micro-force sensor with an optical-fiber intertermeter" Review of Scientific Instruments. (Accepted).
Nobuhir Kato、Ippei Suzuki Hisao Kikuta、Koichi Iwata:“带有光纤测距仪的力平衡微力传感器”科学仪器评论。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Kato, I.Suzuki, H.Kikuta, K.Iwata: "Force-balancing force sensor with an optical lever" Review of Scientific Instruments. 66. 5532-5536 (1995)
N.Kato、I.Suzuki、H.Kikuta、K.Iwata:“带有光学杠杆的力平衡力传感器”科学仪器评论。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Kato,I Suzuki,H.Kikuta,K.Iwata: "Force-balancing force sensor with an optical lever" Review of Scientific Instruments. 66. 5532-5536 (1995)
N.Kato、I Suzuki、H.Kikuta、K.Iwata:“带有光学杠杆的力平衡力传感器”科学仪器评论。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Nobuhiro Kato, Ippei Suzuki, Hisao Kikuta, Koichi Iwata: "Force feedback sensor for AFM" Proceedings of Asia-Pacific Symposium on Measurement of Mass and Forces. Vol.1. 89-93 (1996)
Nobuhiro Kato、Ippei Suzuki、Hisao Kikuta、Koichi Iwata:“AFM 力反馈传感器”亚太质量和力测量研讨会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Nobuhiro Kato, Ippei Suzuki, Hisao Kikuta, Koichi Iwata: "Force-balancing force sensor with an optical lever" Review of Scientific Instruments. Vol.66,No.12. 5532-5536 (1995)
Nobuhiro Kato、Ippei Suzuki、Hisao Kikuta、Koichi Iwata:“带有光学杠杆的力平衡力传感器”科学仪器评论。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

KIKUTA Hisao其他文献

KIKUTA Hisao的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('KIKUTA Hisao', 18)}}的其他基金

Highly-dispersive micro prismwith a metal-and-dielectric layered media
具有金属和介电层状介质的高色散微棱镜
  • 批准号:
    22360031
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Design and fabrication of a highly dispersive optical prism with metal-and-dielectric subwavelength structure
金属介电亚波长结构高色散光学棱镜的设计与制造
  • 批准号:
    19560036
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Tunable wavelength filter with a subwavelength resonant grating
具有亚波长谐振光栅的可调谐波长滤波器
  • 批准号:
    15360033
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Wavelength selective mirror using resonant reflection in a two-dimensional photonic crystal
利用二维光子晶体中的谐振反射的波长选择镜
  • 批准号:
    13650042
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Atomic Force Spectroscopy using a force balance technique
使用力平衡技术的原子力光谱
  • 批准号:
    09650066
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

相似国自然基金

沉浸式物理学习环境中力反馈交互及其对学习成效影响的研究
  • 批准号:
    62377004
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于推力反馈的自适应循环发动机多变量控制
  • 批准号:
    52302472
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于力反馈蒙古族颅颌面整形修复手术机器人关键技术研究
  • 批准号:
    82260393
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
面向跳动心脏手术的机器人辅助运动补偿及力反馈研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
面向液压驱动腿式机器人的力反馈新构型运动控制策略研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Nuclear force feedback as rheostat for actomyosin tension control
核力反馈作为肌动球蛋白张力控制的变阻器
  • 批准号:
    MR/Y001125/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
    Research Grant
XVIR-110 an ultra-long-acting INSTI for HIV pre-exposure prophylaxis in IND-enabling studies
XVIR-110 是一种超长效 INSTI,用于 IND 支持研究中的 HIV 暴露前预防
  • 批准号:
    10764186
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
CT imaging-based prediction and stratification of motor and cognitive behavior after stroke for targeted game-based robot therapy: Diversity Supplement
基于 CT 成像的中风后运动和认知行为的预测和分层,用于基于游戏的有针对性的机器人治疗:多样性补充
  • 批准号:
    10765218
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
Acetate and Endothelial Pathobiology
醋酸盐和内皮病理学
  • 批准号:
    10736268
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
Converting cytoskeletal forces into biochemical signals
将细胞骨架力转化为生化信号
  • 批准号:
    10655891
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.15万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了