traideploangiangho
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
MỞ ĐẦU................................................................................................................ 8
1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................... 8
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu ................................................................. 8
3. Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài....................... 9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT KĨ THUẬT LOCK-IN....................... 11
1.1. Tại sạo phải sử dụng kĩ thuật Lock-in [4] ................................................ 11
1.2. Bộ khuếch đại Lock-in là gì?.................................................................... 12
1.3. Nguyên lý làm việc của Lock-in............................................................... 14
1.4. Tín hiệu - Phase ........................................................................................ 15
1.5. Các kĩ thuật Lock-in ................................................................................. 17
1.5.1. Bộ khuếch đại Lock-in số (Digital Lock-in Amplifiers) ................... 17
1.5.2. Bộ khuếch đại Lock-in tương tự (Analog Lock-in Amplifiers)......... 18
1.6. Đánh giá ưu, nhược điểm của các loại Lock-in? ...................................... 20
CHƢƠNG 2: KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ. KHUẾCH ĐẠI LOCK-IN
ỨNG DỤNG TRONG KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ................................ 22
2.1. Tổng quan SPhần mềm (Kính hiển vi quét đầu dò)............................................. 22
2.2. Nguyên lý hoạt động của AFM. ............................................................... 24
2.2.1. Nguyên lý chung ................................................................................ 24
2.2.2. Thiết bị dò .......................................................................................... 28
2.2.3. Sự phản hồi......................................................................................... 28
2.3. Các chế độ hoạt động của AFM [8,14]..................................................... 29
2.3.1. Chế độ tiếp xúc................................................................................... 29
2.3.2. Chế độ không tiếp xúc........................................................................ 30
2.3.3. Chế độ dao động (Chế độ tiếp xúc liên tục)....................................... 30
2.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của các chế độ AFM................................... 32
2.4. AFM trong so sánh với các thiết bị khác [14,21] ..................................... 33
2.4.1. Kính hiển vi quét đường ngầm........................................................... 33
2.4.2. Kính hiển vi quét điện tử.................................................................... 33
2.4.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua.......................................................... 34
2.5. Lock-in trong AFM................................................................................... 34
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO LOCK-IN TƢƠNG TỰ. KẾT QUẢ,
THẢO LUẬN ....................................................................................................... 36
3.1. Phát triển bộ khuếch đại Lock-in tương tự trong phòng thí nghiệm ........ 36
3.2. Mô tả nguyên lý mạch Lock-in................................................................. 37
3.3. Đánh giá, kiểm tra thiết bị ........................................................................ 42
3.4. Phát triển bộ khuếch đại Lock-in tương tự trong kính hiển vi lực nguyên
tử AFM............................................................................................................. 46
KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT........................................................................................ 49
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ...................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 51
MỞ ĐẦU
1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Ngày nay với sự phát triển rất nhanh của khoa học kĩ thuật, việc ra đời các
thiết bị nhằm kiểm tra, đánh giá, khảo sát các tính chất bề mặt của vật liệu phát
triển khá mạnh. Trong đó, kính hiển vi lực nguyên tử, viết tắt là AFM (Atomic
force microscopy) là thiết bị công nghệ tiên tiến, hiện đại được sử dụng trong
việc nghiên cứu tính chất bề mặt mẫu với độ phân giải cỡ nanomét. Có thể nói
đây là thiết bị thuộc loại cao cấp nhất hiện nay cả về giá trị chất xám lẫn giá trị
kinh tế, tổng hợp nhiều công nghệ cao. Hiện nay, hầu hết các thiết bị kính hiển
vi đầu dò được trang bị trong nước khá hiện đại và có giá thành khá cao. Bên
cạnh đó một vấn đề đặt ra là quá trình khai thác và sử dụng các trang thiết bị này,
đặc biệt là quá trình nâng cấp rất hạn chế. Đặc biệt vì đây là hệ đóng kín, bảo hộ
bản quyền, nên người dùng hoàn toàn thụ động và không dễ dàng can thiệp để
thay đổi cũng như cập nhật.
Chính vì vậy, tại Việt Nam từ năm 2001 đã hình thành một nhóm nghiên
cứu, thiết kế chế tạo kính hiển vi lực nguyên tử AFM. Đến nay phiên bản thứ 2
của thiết bị này đã ra đời, song cũng vẫn chỉ ứng dụng trong phòng thí nghiệm.
Việc triển khai mở rộng, thương mại hóa thiết bị này còn gặp rất nhiều khó khăn.
Một trong những khó khăn đó là việc sử dụng kĩ thuật Lock-in trong thiết bị này
nhằm để thu nhận tín hiệu tốt hơn trong quá trình quét đầu dò trên bề mặt mẫu.
Dựa trên các phiên bản được cung cấp từ các thiết bị kính hiển vi đầu dò hiện có,
nhiều phiên bản Lock-in số cũng đã được nhóm nghiên cứu thiết kế, thử nghiệm
nhưng kết quả vẫn không đạt theo mong muốn. Xuất phát từ lý do đó, tác giả
muốn thử nghiệm với kĩ thuật Lock-in tương tự và đề xuất tên đề tài: “Nghiên
cứu, thiết kế bộ khuếch đại Lock-in tương tự ứng dụng trong kính hiển vi lực
nguyên tử (Atomic force microscopy)”.
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu
Mục đích đầu tiên của đề tài là hướng đến nghiên cứu, phát triển bộ khuếch
đại Lock-in tương tự, từ đó đưa vào mạch của hệ kính hiển vi lực nguyên tử để
có thể thu được hình ảnh quét tối ưu. Với các kết quả thu được, có thể tách bộ
Lock-in tương tự thành một thiết bị riêng để có thể hỗ trợ các phép đo khác cũng
như thương mại hóa thiết bị này.
Với mục đích đặt ra, nội dung nghiên cứu của luận văn hướng đến các nội
dung chính sau:
+ Tổng quan lý thuyết kĩ thuật Lock-in.
+ Tìm hiểu kính hiển vi lực nguyên tử AFM và các chế độ hoạt động của
kính hiển vi này. Tìm hiểu mục đích của kĩ thuật Lock-in ứng dụng trong mạch
điện tử của họ kính hiển vi này.
+ Nghiên cứu, phát triển hệ Lock-in tương tự. Kết nối mạch với các thiết
bị hiện có để khảo sát, kiểm tra tín hiệu đo. Ứng dụng kĩ thuật Lock-in tương tự
vào mạch điện tử của họ kính hiển vi lực nguyên tử “Fork-AFM”. So sánh, đánh
giá kết quả nhận được.
+ Đề xuất, kiến nghị.
3. Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài
Các kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ đóng góp một nền tảng cơ bản về
kĩ thuật Lock-in và họ kính hiển vi lực nguyên tử trong nghiên cứu bề mặt của
vật liệu. Ngoài ra, luận văn còn trình bày việc ứng dụng kĩ thuật Lock-in trong
việc nâng cao độ phân giải của họ kính hiển vi này.
Luận văn thạc sĩ hoàn thành sẽ là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu, phát triển và
xây dựng họ kính hiển vi lực nguyên tử tại Việt Nam, cụ thể ở đây là tại Viện
Vật lý Ứng dụng và Thiết bị khoa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam và khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Huế. Ngoài ra luận văn
hoàn thành sẽ hỗ trợ phương án thương mại hóa kĩ thuật Lock-in trên thị trường.
Về cấu trúc, luận văn với 3 chương chính, cụ thể là:
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT KĨ THUẬT LOCK-IN
Giới thiệu tổng quan về kĩ thuật Lock-in. Phát triển và ứng dụng của kĩ
thuật này hiện nay.
CHƢƠNG 2 : KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ. KHUẾCH ĐẠI LOCK
IN ỨNG DỤNG TRONG KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ
Trình bày khái quát về nguyên lý hoạt động của hệ kính hiển vi lực nguyên
tử, các chế độ hoạt động của họ kính hiển vi này. Trong chương này còn trình
bày nguyên nhân và lý do phải sử dụng kĩ thuật Lock-in đối với kính hiển vi lực
nguyên tử.
CHƢƠNG 3 : NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO LOCK-IN. KẾT QUẢ, THẢO
LUẬN
Chế tạo mạch Lock-in tương tự sử dụng trong phòng thí nghiệm. Kết nối hệ
đo để khảo sát, kiểm tra tín hiệu qua mạch Lock-in tương tự.
Ứng dụng kĩ thuật này trong mạch điện tử của một hệ kính hiển vi lực
nguyên tử “Fork-AFM”. Khảo sát hình ảnh đo và đưa ra các nhận xét về kết quả
đạt được.
Luận văn được thực hiện tại khoa Điện tử - Viễn thông, trường Đại học
Công nghệ Hà Nội và trường Đại học Khoa học Huế. Thời gian thực hiện từ
tháng 01/2012 đến hết tháng 9/2013.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỞ ĐẦU................................................................................................................ 8
1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................... 8
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu ................................................................. 8
3. Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài....................... 9
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT KĨ THUẬT LOCK-IN....................... 11
1.1. Tại sạo phải sử dụng kĩ thuật Lock-in [4] ................................................ 11
1.2. Bộ khuếch đại Lock-in là gì?.................................................................... 12
1.3. Nguyên lý làm việc của Lock-in............................................................... 14
1.4. Tín hiệu - Phase ........................................................................................ 15
1.5. Các kĩ thuật Lock-in ................................................................................. 17
1.5.1. Bộ khuếch đại Lock-in số (Digital Lock-in Amplifiers) ................... 17
1.5.2. Bộ khuếch đại Lock-in tương tự (Analog Lock-in Amplifiers)......... 18
1.6. Đánh giá ưu, nhược điểm của các loại Lock-in? ...................................... 20
CHƢƠNG 2: KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ. KHUẾCH ĐẠI LOCK-IN
ỨNG DỤNG TRONG KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ................................ 22
2.1. Tổng quan SPhần mềm (Kính hiển vi quét đầu dò)............................................. 22
2.2. Nguyên lý hoạt động của AFM. ............................................................... 24
2.2.1. Nguyên lý chung ................................................................................ 24
2.2.2. Thiết bị dò .......................................................................................... 28
2.2.3. Sự phản hồi......................................................................................... 28
2.3. Các chế độ hoạt động của AFM [8,14]..................................................... 29
2.3.1. Chế độ tiếp xúc................................................................................... 29
2.3.2. Chế độ không tiếp xúc........................................................................ 30
2.3.3. Chế độ dao động (Chế độ tiếp xúc liên tục)....................................... 30
2.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của các chế độ AFM................................... 32
2.4. AFM trong so sánh với các thiết bị khác [14,21] ..................................... 33
2.4.1. Kính hiển vi quét đường ngầm........................................................... 33
2.4.2. Kính hiển vi quét điện tử.................................................................... 33
2.4.3. Kính hiển vi điện tử truyền qua.......................................................... 34
2.5. Lock-in trong AFM................................................................................... 34
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO LOCK-IN TƢƠNG TỰ. KẾT QUẢ,
THẢO LUẬN ....................................................................................................... 36
3.1. Phát triển bộ khuếch đại Lock-in tương tự trong phòng thí nghiệm ........ 36
3.2. Mô tả nguyên lý mạch Lock-in................................................................. 37
3.3. Đánh giá, kiểm tra thiết bị ........................................................................ 42
3.4. Phát triển bộ khuếch đại Lock-in tương tự trong kính hiển vi lực nguyên
tử AFM............................................................................................................. 46
KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT........................................................................................ 49
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ...................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 51
MỞ ĐẦU
1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Ngày nay với sự phát triển rất nhanh của khoa học kĩ thuật, việc ra đời các
thiết bị nhằm kiểm tra, đánh giá, khảo sát các tính chất bề mặt của vật liệu phát
triển khá mạnh. Trong đó, kính hiển vi lực nguyên tử, viết tắt là AFM (Atomic
force microscopy) là thiết bị công nghệ tiên tiến, hiện đại được sử dụng trong
việc nghiên cứu tính chất bề mặt mẫu với độ phân giải cỡ nanomét. Có thể nói
đây là thiết bị thuộc loại cao cấp nhất hiện nay cả về giá trị chất xám lẫn giá trị
kinh tế, tổng hợp nhiều công nghệ cao. Hiện nay, hầu hết các thiết bị kính hiển
vi đầu dò được trang bị trong nước khá hiện đại và có giá thành khá cao. Bên
cạnh đó một vấn đề đặt ra là quá trình khai thác và sử dụng các trang thiết bị này,
đặc biệt là quá trình nâng cấp rất hạn chế. Đặc biệt vì đây là hệ đóng kín, bảo hộ
bản quyền, nên người dùng hoàn toàn thụ động và không dễ dàng can thiệp để
thay đổi cũng như cập nhật.
Chính vì vậy, tại Việt Nam từ năm 2001 đã hình thành một nhóm nghiên
cứu, thiết kế chế tạo kính hiển vi lực nguyên tử AFM. Đến nay phiên bản thứ 2
của thiết bị này đã ra đời, song cũng vẫn chỉ ứng dụng trong phòng thí nghiệm.
Việc triển khai mở rộng, thương mại hóa thiết bị này còn gặp rất nhiều khó khăn.
Một trong những khó khăn đó là việc sử dụng kĩ thuật Lock-in trong thiết bị này
nhằm để thu nhận tín hiệu tốt hơn trong quá trình quét đầu dò trên bề mặt mẫu.
Dựa trên các phiên bản được cung cấp từ các thiết bị kính hiển vi đầu dò hiện có,
nhiều phiên bản Lock-in số cũng đã được nhóm nghiên cứu thiết kế, thử nghiệm
nhưng kết quả vẫn không đạt theo mong muốn. Xuất phát từ lý do đó, tác giả
muốn thử nghiệm với kĩ thuật Lock-in tương tự và đề xuất tên đề tài: “Nghiên
cứu, thiết kế bộ khuếch đại Lock-in tương tự ứng dụng trong kính hiển vi lực
nguyên tử (Atomic force microscopy)”.
2. Mục đích và nội dung nghiên cứu
Mục đích đầu tiên của đề tài là hướng đến nghiên cứu, phát triển bộ khuếch
đại Lock-in tương tự, từ đó đưa vào mạch của hệ kính hiển vi lực nguyên tử để
có thể thu được hình ảnh quét tối ưu. Với các kết quả thu được, có thể tách bộ
Lock-in tương tự thành một thiết bị riêng để có thể hỗ trợ các phép đo khác cũng
như thương mại hóa thiết bị này.
Với mục đích đặt ra, nội dung nghiên cứu của luận văn hướng đến các nội
dung chính sau:
+ Tổng quan lý thuyết kĩ thuật Lock-in.
+ Tìm hiểu kính hiển vi lực nguyên tử AFM và các chế độ hoạt động của
kính hiển vi này. Tìm hiểu mục đích của kĩ thuật Lock-in ứng dụng trong mạch
điện tử của họ kính hiển vi này.
+ Nghiên cứu, phát triển hệ Lock-in tương tự. Kết nối mạch với các thiết
bị hiện có để khảo sát, kiểm tra tín hiệu đo. Ứng dụng kĩ thuật Lock-in tương tự
vào mạch điện tử của họ kính hiển vi lực nguyên tử “Fork-AFM”. So sánh, đánh
giá kết quả nhận được.
+ Đề xuất, kiến nghị.
3. Ý nghĩa khoa học và khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài
Các kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ đóng góp một nền tảng cơ bản về
kĩ thuật Lock-in và họ kính hiển vi lực nguyên tử trong nghiên cứu bề mặt của
vật liệu. Ngoài ra, luận văn còn trình bày việc ứng dụng kĩ thuật Lock-in trong
việc nâng cao độ phân giải của họ kính hiển vi này.
Luận văn thạc sĩ hoàn thành sẽ là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu, phát triển và
xây dựng họ kính hiển vi lực nguyên tử tại Việt Nam, cụ thể ở đây là tại Viện
Vật lý Ứng dụng và Thiết bị khoa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ
Việt Nam và khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Huế. Ngoài ra luận văn
hoàn thành sẽ hỗ trợ phương án thương mại hóa kĩ thuật Lock-in trên thị trường.
Về cấu trúc, luận văn với 3 chương chính, cụ thể là:
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT KĨ THUẬT LOCK-IN
Giới thiệu tổng quan về kĩ thuật Lock-in. Phát triển và ứng dụng của kĩ
thuật này hiện nay.
CHƢƠNG 2 : KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ. KHUẾCH ĐẠI LOCK
IN ỨNG DỤNG TRONG KÍNH HIỂN VI LỰC NGUYÊN TỬ
Trình bày khái quát về nguyên lý hoạt động của hệ kính hiển vi lực nguyên
tử, các chế độ hoạt động của họ kính hiển vi này. Trong chương này còn trình
bày nguyên nhân và lý do phải sử dụng kĩ thuật Lock-in đối với kính hiển vi lực
nguyên tử.
CHƢƠNG 3 : NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO LOCK-IN. KẾT QUẢ, THẢO
LUẬN
Chế tạo mạch Lock-in tương tự sử dụng trong phòng thí nghiệm. Kết nối hệ
đo để khảo sát, kiểm tra tín hiệu qua mạch Lock-in tương tự.
Ứng dụng kĩ thuật này trong mạch điện tử của một hệ kính hiển vi lực
nguyên tử “Fork-AFM”. Khảo sát hình ảnh đo và đưa ra các nhận xét về kết quả
đạt được.
Luận văn được thực hiện tại khoa Điện tử - Viễn thông, trường Đại học
Công nghệ Hà Nội và trường Đại học Khoa học Huế. Thời gian thực hiện từ
tháng 01/2012 đến hết tháng 9/2013.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links