Atomic force acoustic microscopy
অ্যাটমিক ফোর্স অ্যাকোস্টিক মাইক্রোস্কোপি (এ. এফ. এ. এম) হল এক ধরনের স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপি। এটি ধ্বনিবিজ্ঞান এবং পারমাণবিক বল অণুবীক্ষণ যন্ত্রের সংমিশ্রণ। এ. এফ. এ. এম এবং এস. পি. এম-এর অন্যান্য রূপের মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল নমুনার নীচে একটি ট্রান্সডিউসার যোগ করা যা নমুনায় সমতলের বাইরে অনুদৈর্ঘ্য কম্পনকে প্ররোচিত করে। এই কম্পনগুলি একটি ক্যান্টিলিভার এবং অগ্রভাগ দ্বারা অনুধাবন করা হয় যাকে প্রোব বলা হয়। এখানে দেখানো চিত্রটি হল এ. এফ. এ. এম নীতির স্পষ্ট পরিকল্পিত চিত্র, এখানে বি হল অগ্রভাগের বিবর্ধিত সংস্করণ এবং ট্রান্সডিউসার এবং অগ্রভাগের উপর স্থাপন করা নমুনা যাতে ফটোডিয়ডে লেজারের আলো প্রতিফলিত করার জন্য কিছু আলোকীয় আবরণ সাধারণত সোনার আবরণ থাকে। এই মাইক্রোস্কোপ দিয়ে যে কোনও ধরনের উপাদান পরিমাপ করা যেতে পারে। বিশেষ করে, ন্যানো-স্কেল বৈশিষ্ট্য যেমন ইলাস্টিক মডুলাস, শিয়ার মডুলাস এবং পয়সন অনুপাত পরিমাপ করা যেতে পারে। ব্যবহৃত ফ্রিকোয়েন্সি কয়েক কিলোহার্জ থেকে মেগাহার্টজ পর্যন্ত প্রবাহিত হয়, যা সাইন তরঙ্গের প্রশস্ততা স্থির রাখে। সাইন অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গগুলি প্রোব দ্বারা অনুধাবন করা হয় এবং প্রোবের বিচ্যুতি একটি অবস্থান সংবেদনশীল ফটোডিয়োড (পিএসপিডি)-এর উপর কেন্দ্রীভূত লেজার আলো দ্বারা সনাক্ত করা হয়। ক্যান্টিলিভার (প্রোব) থেকে প্রতিফলিত লেজার রশ্মির এই বিচ্যুতি নমুনার নমনীয় এবং টরসোনাল পরামিতি নির্দেশ করে। উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেতটি একটি লক-ইন পরিবর্ধককে পাঠানো হয় এবং এএফএএম চিত্র গঠনের জন্য সংকেত উৎপাদক দ্বারা প্রেরিত রেফারেন্স সংকেতের সাথে সম্পর্কযুক্ত। পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপির বিকাশের পর থেকে অনেক পদ্ধতি এবং সম্পর্কিত কৌশল আবির্ভূত হয়েছে। অতিস্বনক বল মাইক্রোস্কোপি, অতিস্বনক পারমাণবিক বল মাইক্রোস্কোপি, স্ক্যানিং অ্যাকোস্টিক ফোর্স মাইক্রোস্কোপি এবং এ. এফ. এ. এম সবই নিকট-ক্ষেত্র মাইক্রোস্কোপি কৌশলের শাখার অধীনে আসে যাকে যোগাযোগ অনুরণন বল মাইক্রোস্কোপি (সি. আর. এফ. এম) বলা হয়। সি. আর. এফ. এম কৌশলগুলি মূলত যোগাযোগ অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সিগুলির গণনার উপর নির্ভর করে এবং নমুনার বৈচিত্র্যের (যেমন অবক্ষেপ এবং ম্যাট্রিক্স) সাথে তারা কীভাবে স্থানান্তরিত হয়। ইতিহাস অ্যাটমিক ফোর্স অ্যাকোস্টিক মাইক্রোস্কোপি (এ. এফ. এ. এম) মূলত 1994 সালে ফ্রাউনহোফার ইনস্টিটিউট অফ ননডেস্ট্রাক্টিভ টেস্টিং থেকে রাবে এবং আর্নল্ড দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল। এই কৌশলটি এখন উপকরণগুলির স্থানীয় স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্যগুলির গুণগত এবং পরিমাণগত পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়। এ. এফ. এ. এম অনীশ কুমার ও অন্যান্যরা ব্যবহার করতেন। পলিক্রিস্টালাইন উপকরণগুলিতে অবক্ষেপগুলির মানচিত্র তৈরি করা। নীতি এ. এফ. এ. এম সেটআপে নমুনাটি একটি পাইজোইলেক্ট্রিক ট্রান্সডিউসারের সাথে যুক্ত করা হয়। এটি নমুনার মধ্যে অনুদৈর্ঘ্য অ্যাকোস্টিক তরঙ্গ নির্গত করে, যা নমুনার পৃষ্ঠে সমতলের বাইরে কম্পন সৃষ্টি করে। কম্পনগুলি সেন্সর টিপের মাধ্যমে ক্যান্টিলিভারে প্রেরণ করা হয়। ক্যান্টিলিভার কম্পনগুলি একটি 4-বিভাগের ফটো-ডায়োড দ্বারা পরিমাপ করা হয় এবং একটি লক-ইন পরিবর্ধক দ্বারা মূল্যায়ন করা হয়। এই সেটআপটি ক্যান্টিলিভার কম্পন বর্ণালী অর্জন করতে বা অ্যাকোস্টিক চিত্র নিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। পরেরটি অনুরণনের কাছাকাছি একটি নির্দিষ্ট উত্তেজনা ফ্রিকোয়েন্সিতে ক্যান্টিলিভার প্রশস্ততার মানচিত্র। একটি যোগাযোগ-মোড টপোগ্রাফি চিত্র অ্যাকোস্টিকের সাথে একযোগে অর্জিত হয়। নিযুক্ত ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা 10 কিলোহার্জ থেকে 5 মেগাহার্টজ পর্যন্ত ক্যান্টিলিভারের নমনীয় মোডগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে, যার গড় ফ্রিকোয়েন্সি প্রায় 3 মেগাহার্টজ। এটি কোনও উপাদানের অবক্ষেপ এবং ম্যাট্রিক্সের মধ্যে স্থিতিস্থাপক মডুলাসের বৈচিত্র্যের মানচিত্র তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, যাতে পাতলা ফিল্মগুলির স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্যও নির্ধারণ করা যায়। এটি বায়ু, ভ্যাকুয়াম এবং তরল মাধ্যমে ব্যবহার করা যেতে পারে। এ. এফ. এ. এম-এর জন্য ব্যবহৃত অনুসন্ধানগুলি সিলিকন নাইট্রাইড (সি3এন4) বা সিলিকন (সি) দিয়ে তৈরি। নরম পদার্থের জন্য নিম্ন স্প্রিং ধ্রুবক (0.01-0.5 N/m) এবং শক্ত পদার্থের জন্য উচ্চ স্প্রিং ধ্রুবক (42-50 N/m) সহ ক্যান্টিলিভার ব্যবহার করা হয়। প্রোব কাঠামোর মধ্যে, ক্যান্টিলিভার এবং টিপ উপাদান একই নাও হতে পারে। টিপস সাধারণত অ্যানিসোট্রপিক খোদাই বা বাষ্প জমা ব্যবহার করে তৈরি করা হয়। অনুসন্ধানটি অনুভূমিক অক্ষ থেকে 11-15 ডিগ্রির চারপাশে একটি কোণে স্থাপন করা হয়। এ. এফ. এ. এম-এ গণনার জন্য দুটি মডেল ব্যবহার করা হয়ঃ ক্যান্টিলিভার ডাইনামিক্স মডেল এবং কন্টাক্ট মেকানিক্স মডেল। এই দুটি মডেল ব্যবহার করে উপকরণগুলির স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করা যেতে পারে। সমস্ত গণনা ল্যাবভিউ সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে করা হয়। ক্যান্টিলিভারের আইগেন মোডের ফ্রিকোয়েন্সি অন্যান্য পরামিতিগুলির মধ্যে, টিপ-নমুনা যোগাযোগের কঠোরতা এবং যোগাযোগ ব্যাসার্ধের উপর নির্ভর করে, যা ফলস্বরূপ নমুনা এবং অগ্রভাগের ইয়ং-এর মডুলাস, টিপ ব্যাসার্ধ, টিপ দ্বারা আরোপিত লোড এবং পৃষ্ঠের জ্যামিতির একটি ফাংশন। এই ধরনের কৌশলটি কয়েক দশ ন্যানোমিটারের রেজোলিউশনের সাথে যোগাযোগের কঠোরতা থেকে ইয়ং-এর মডুলাস নির্ধারণ করতে দেয়, মোড সংবেদনশীলতা প্রায় 5 শতাংশ। মডেল উপাদানগুলির স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্য গণনার জন্য আমাদের দুটি মডেল বিবেচনা করতে হবেঃ ক্যান্টিলিভার ডায়নামিক মডেল-কে * (যোগাযোগের কঠোরতা) গণনা; এবং হার্টজ যোগাযোগ মডেল-যোগাযোগের ক্ষেত্র বিবেচনা করে নমুনার হ্রাসকৃত স্থিতিস্থাপক মডুলাস (ই *) গণনা। বিভিন্ন পদার্থের স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্য গণনা করার পদ্ধতি উপরে উল্লিখিত দুটি মডেলের ব্যবহার আমাদের বিভিন্ন পদার্থের জন্য বিভিন্ন স্থিতিস্থাপক বৈশিষ্ট্যের সঠিক নির্ধারণ করতে পরিচালিত করবে। গণনার জন্য যে ধাপগুলি বিবেচনা করতে হবে সেগুলি হলঃ যে কোনও দুটি বাঁকানো মোডের জন্য যোগাযোগ অনুরণন অর্জন করুন। দুটি মোড আলাদাভাবে বা একই সময়ে অর্জন করা যেতে পারে। একযোগে অধিগ্রহণের গুরুত্ব ফণী ও অন্যান্যরা প্রদর্শন করেছেন। দুটি মোডের যোগাযোগ-অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি পরিমাপ করে, দুটি অজানা মান L1 এবং k * সহ দুটি সমীকরণ লিখতে পারে। দুটি মোডের জন্য টিপ পজিশনের (এল1/এল) একটি ফাংশন হিসাবে কে * প্লট করে, একটি দুটি বক্ররেখা অর্জন করে, যার ক্রস-পয়েন্ট উভয় মোড ব্যবহার করে সিস্টেমের কে * এর একটি অনন্য মান প্রদান করে। হার্টজ যোগাযোগ মডেল ব্যবহার করে, কে * কে ই * তে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। যেহেতু অগ্রভাগের আর-এর সঠিক পরিমাপ খুব কঠিন; আর-এর মান জানার প্রয়োজনীয়তা দূর করার জন্য একটি রেফারেন্স নমুনার পরিমাপ করা হয়। রেফারেন্স নমুনাটি একটি নিরাকার উপাদান বা একক স্ফটিক হতে পারে। অন্যান্য এস. পি. এম প্রক্রিয়াগুলির তুলনায় সুবিধা ফ্রিকোয়েন্সি শিফটগুলি পরম প্রশস্ততা বা পর্যায়ের তুলনায় সঠিকভাবে পরিমাপ করা সহজ। বাতাসের পাশাপাশি তরল পরিবেশে যেমন (একটি ফোঁটায়) ব্যবহার করা যেতে পারে। যে কোনও ধরনের উপাদান পরীক্ষা করতে পারে। পারমাণবিক স্তরের সমাধান। ত্রুটির বৈশিষ্ট্যায়ন এবং লুকানো কাঠামো সনাক্তকরণ করা যেতে পারে। ন্যানো উপাদান স্তরগুলির পরিমাণগত বৈশিষ্ট্যায়ন। ন্যানো স্কেলে পরিমাণগত এবং গুণগত পরিমাপ। ন্যানো স্তরে ড্যাম্পিং পরিমাপ যা ক্র্যাক দীক্ষা এবং প্রসারণের প্রকৃত ধারণা দিতে পারে যা কাঠামোগত উপকরণের ক্ষেত্রে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। আরও দেখুন স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপি অতিস্বনক বল মাইক্রোস্কোপি স্ক্যানিং নিয়ার-ফিল্ড আল্ট্রাসাউন্ড হলোগ্রাফি স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপি স্ক্যানিং অ্যাকোস্টিক মাইক্রোস্কোপ হুক আইন রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক এএফএএম বিবরণ যোগাযোগ অনুরণন ইমেজিং স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপি