دانلود پایان نامه:بررسی تصاویرمیکروسکوپ گمانه روبشی با استفاده از تبدیل موجک

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک

گرایش :اتمی ومولکولی

 عنوان : بررسی تصاویرمیکروسکوپ گمانه روبشی با استفاده از تبدیل موجک

دانشکده علوم پایه

گروه آموزشی فیزیک

  پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته فیزیک گرایش اتمی ومولکولی

 عنوان:

 بررسی تصاویرمیکروسکوپ گمانه روبشی با استفاده از تبدیل موجک

 استاد راهنما:

دکتر داود رئوفی

 استاد مشاور:

دکتر مهدی حاج ولیئی

 27 اردیبهشت1393

 

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فصل اول : طبقه­بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملکرد 3

مقدمه 3

1-1 روش­های میکروسکوپی 4

1-2 روش­های براساس پراش 4

1-3 روش­های طیف سنجی 5

1-4 روش­های جداسازی 5

1-5سوزن­ها 8

1-6 نحوه بر هم کنش سوزن با سطح 9

1-7 مدهای تماسی 10

1-8 میکروسکوپ گمانه ی روبشی SPM 11

1-8-1 میکروسکوپ­های پروبی- روبشی 11

1-8-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) 13

1-8-3 میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) 14

1-8-4 میکروسکوپ روبشی جریان تونلی 18

1-8-5 میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) 18

1-8-6 میکروسکوپ نیروی مغناطیسی(MFM) 22

1-8-7 میکروسکوپ روبشی تونلی (STM) : 22

فصل دوم : لایه­نشانی 26

مقدمه 27

2-1 تعریف لایه­نشانی 28

2-2 تاریخچه لایه­های نازک 28

2-3 تقسیم بندی لایه­ها از نظر ضخامت 29

2-4 تقسیم بندی لایه­ها بر اساس رسانایی 30

2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایه­های نازک 30

2-6 فرایندهای لایه­نشانی 31

2-6-1  فرایند تبخیر فیزیکی 31

2-6-2 روش پراکنشی (کند و پاش) 32

2-6-3 تبخیر با باریکه الکترونی(E.Beam) 33

فصل سوم : تبدیل فوریه ، تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه و تبدیل موجک 35

مقدمه 36

3-1 تبدیل فوریه و تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه (پنجره) 37

3-2 تبدیل موجک 40

3-3 مقیاس گذاری 43

3-4  انتقال 43

3-2-1 تبدیل موجک پیوسته CWT 44

3-2-2 تبدیل موجک گسسته DWT 47

فصل چهارم : بحث و نتایج 49

مقدمه 50

4-1 مواد و روش ساخت 51

4-1-1 مواد آزمایش 51

4-1-2 روش ساخت 51

4-2 بکارگیری موجک درتصاویر SEM 53

4-2-1 پارامتر مقیاس 53

4-2-2 انتخاب تبدیلات موجک 54

4-2-3 ویژگی خانواده­ی تبدیلات موجک 54

4-2-4 پروفایل نماینده 54

4-2-5 پردازش تصویر 55

4-2-6 تحلیل داده با استفاده از نمودار 59

4-2-7 معرفی نمودارها 59

4-2-8 رسم  نمودار داده­های مربوط به جزئیات 59

4-2-9 رسم  نمودار تقریب مرتبه سوم 61

منابع                                                                                                                        . 64

فهرست اشکال

شکل 1-1 دسته بندی کلی روش­های وآنالیز مواد 7

شکل 1-2  انواع شکل­های سوزن شامل نوک تخت، نوک کروی، نوک T شکل و نوک تیز 8

شکل 1-3 سمت چپ:  نمایش نمادین بزرگی تغییرات نیروی بین سوزن و سطح در فواصل مختلف سوزن از سطح سمت راست: انحراف تیرک حین رفت و برگشت در نواحی مختلف فاصله از سطح (نیروی جاذبه یا دافعه). 9

شکل 1-4 مقایسه نمادین بین حالت تماسی و حالت غیرتماسی 10

شکل 1-5 تصویر (a)یک قطعه پیزوالکتریک (b)پروب (سوزن) 12

شکل 1-6  طرحی از یک میکروسکوپیک الکترونی 14

شکل 1-7 شماتیک اصول عملکرد  AFM 15

شکل 1-8 ساختار هندسه سه بعدی واحدهای حافظه  CD تهیه شده توسط   AFM (هر واحدافقی نمودار 250 نانومتر و درجه عمودی 75 نانومتر) 16

شکل 1-9 تصویر یک نوع میکروسکوپ نیروی اتمی 17

شکل 1-10 تصویر الکترونی روبشی سطح یک فلز با مقیاس یک میکرون اجزاء اصلی و حالت کاری یک SEM  ساده 19

شکل 1-11 (a) طرحی از یک میکروسکوپیک الکترونی (b) شکل واقعی میکروسکوپ الکترونی 20

شکل1-12 نمودار شماتیکی اجزاء اصلی یک میکروسکوپ الکترونی روبشی 20

شکل 1-13 نمایش نمادین اجزای اصلی و اصول عملکرد دستگاه STM 23

شکل 1-14 مسیر سوزن در مد جریان ثابت 24

شکل1-15ساختاراتمی یک نانوتیوب تک جداره کربن توسطSTM 25

شکل 2-1 طرحی از یک دستگاه کندوپاش 33

شکل 2-2 تصویر دستگاه کندوپاش تبخیر فیزیکی 34

شکل 3-1 روند تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه 38

شکل 3-2 نمایش تبدیل  فوریه­ی زمان کوتاه یک سیگنال. طول پنجره زمانی در طول کل زمان سیگنال ثابت است. 40

شکل 3-3  تفکیک سیگنال به موجک­های مادر تشکیل دهنده آن با استفاده از ضرائب تبدیل موجک 41

شکل 3-4 نحوه عمل در تبدیل موجک 42

شکل 3-5 اثر scale factor بر روی یک موجک 43

شکل 3-6 انتقال یک موجک 43

شکل 3-7 مرحله دوم تبدیل موجک پیوسته 46

شکل 3-8 مرحله سوم تبدیل موجک پیوسته 46

شکل 3-9 مرحله چهارم تبدیل موجک پیوسته 46

شکل 3-10 نمایشی از قدرت تفکیک زمان و بسامد 48

شکل 4-1 تصویر SEM لایه نازک مگهمایت در دمای ℃600…. 53

شکل 4-2 جزئیات مرتبه اول D1، دوم D2 ، سوم D3 و تقریب A3 از پروفایل نماینده مربوط به دمای ℃ 400………………….. 56

شکل 4-3 جزئیات مرتبه اول D1، دوم D2 ، سوم D3 و تقریب A3 از پروفایل نماینده مربوط به دمای ℃ 500………………….. 57

شکل 4-4 جزئیات مرتبه اول D1، دوم D2 ، سوم D3 و تقریب A3 از پروفایل نماینده مربوط به دمای ℃ 600………………….. 58

شکل 4-5 مقایسه جزئیات مرتبه 1 تصاویر SEM لایه­های نازک مگهمایت در دماهای℃ 400،℃ 500،℃600 59

شکل 4-6 مقایسه جزئیات مرتبه 2 تصاویر SEM لایه­های نازک مگهمایت در دماهای℃ 400،℃ 500،℃600………………………. 60

شکل 4-7 مقایسه جزئیات مرتبه 3 تصاویر  SEM لایه­های نازک مگهمایت در دماهای℃ 400،℃ 500،℃600………………………. 60

شکل 4-8 نمایش تغییرات پروفایل داده­های تصاویر نانو ذرات مگهمایت در دماهای℃ 400، ℃ 500، ℃600 62

فصل اول

طبقه­ بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملکرد

طبقه­بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملکرد[4-1].

مقدمه:

پیشرفت­های اخیر در فناوری نانو مربوط به توانایی­های جدید در زمینه اندازه­گیری و کنترل ساختارهای منفرد در مقیاس نانو می­باشد.

در علوم مختلف مهندسی، موضوع اندازه­گیری و تعیین مشخصات از اهمیت کلیدی برخوردار است به طوری که ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی مواد، به مواد اولیه­ی مورد استفاده و همچنین ریزساختار یا ساختار میکروسکوپی به دست آمده از فرایند ساخت بستگی دارد.

به عنوان مثال برای شناسایی مواد ، بدیهی است که نوع و مقدار ناخالصی­ها، شکل و توزیع اندازه ذرات، ساختار بلورین و مانند آن در ماهیت و مرغوبیت محصول اثر دارند.

در ضمن برای مطالعه ریزساختارها، نیاز بیشتری به ابزارهای شناسایی و آنالیز وجود دارد. در ریزساختار یا ساختار میکروسکوپی مواد، باید نوع فازها، شکل، اندازه، مقدار و توزیع آن­ها را بررسی کرد. در ادامه با توجه به اهمیت دستگاه­ها و روش­های اندازه­گیری و تعیین مشخصات به طبقه­بندی این روش­ها پرداخته می­شود.

-1 روش­های میکروسکوپی

با استفاده از روش­های میکروسکوپی تصاویری با بزرگنمایی بسیار بالا از ماده بدست می­آید. قدرت تفکیک تصاویر میکروسکوپی با توجه به کمترین قدرت تمرکز اشعه محدود می­شود. به عنوان مثال با استفاده از میکروسکوپ­های نوری با قدرت تفکیکی در حدود 1 میکرومتر و با استفاده از میکروسکوپ­های الکترونی، و یونی با قدرت تفکیک بالا در حدود یک آنگسترم قابل دسترسی است. این روش­ها شامل [1]TEM،[2]AFM ،[3]SEM ،[4]STM می­باشد[6،5].

1-2 روش­های براساس پراش

پراش یکی از خصوصیات تابش الکترومغناطیسی می­باشد که باعث می­شود تابش الکترومغناطیس در حین عبور از یک روزنه و یا لبه منحرف شود. با کاهش ابعاد روزنه به سمت طول موج اشعه الکترومغناطیسی اثرات پراش اشعه بیشتر خواهد شد. با استفاده از پراش اشعه ایکس، الکترونها و یا نوترونها و اثر برخورد آن­ها با ماده می­توان ابعاد کریستالی مواد را اندازه­گیری کرد. الکترونها  و نوترونها  نیز خواص موجی دارند که طول موج آن به انرژی آن­ها بستگی دارد. علاوه بر این هر کدام از این روش­ها خصوصیات متفاوتی دارند. مثلا عمق نفوذ این سه روش در ماده به ترتیب زیر می­باشد. نوترون از اشعه ایکس بیشتر و اشعه ایکس از الکترون بیشتر می­باشد.

1-3 روش­های طیف سنجی

استفاده از جذب، نشر و یا پراش امواج الکترومغناطیس توسط اتم­ها و یا مولکول­ها را طیف سنجی گویند. برخورد یک تابش با ماده می­تواند منجر به تغییر جهت تابش و یا تغییر در سطوح انرژی اتم­ها و یا مولکول­ها شود، انتقال از تراز بالای انرژی به تراز پایینتر، نشر و انتقال از تراز پایین انرژی به تراز بالاتر، جذب نامیده می­شود. تغییر جهت تابش در اثر برخورد با ماده نیز منجر به پراش تابش می­شود.

طیف سنجی جرمی

روش­های طیف سنجی جرمی از تفاوت نسبت جرم به بار اتم­ها و یا مولکول­ها استفاده می­کنند. عملکرد عمومی یک طیف سنجی جرمی بصورت زیر است:

1 – تولید یون­های گازی

2 – جداسازی یون­ها براساس نسبت جرم به بار

3 – اندازه­گیری مقدار یون­ها با نسبت جرم به بار ثابت

1-4 روش­های جداسازی

در نمونه­هایی که حاوی چند جز نا شناخته باشد، ابتدا باید از هم جدا شده و سپس اجزا توسط روش­های آنالیز مشخص می­شود. جداسازی براساس تفاوت در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی صورت می­گیرد. به عنوان مثال حالت ماده، چگالی و اندازه از خصوصیات فیزیکی مورد استفاده و حلالیت نقطه جوش و فشار بخار از خواص شیمیایی مورد استفاده در جداسازی می­باشد.

سوزن­ها

بسته به مد مورد استفاده­ی AFM و خاصیت مورد اندازه­گیری از سوزن­های مختلفی استفاده می­شود. زمانی که فرایند اندازه­گیری مستلزم وارد کردن نیروهایی فوق العاده زیاد از جانب سوزن به سطح باشد از سوزن­های الماسی استفاده می­شود. همچنین سوزن­های با روکش­های الماس گونه برای این منظور مورد استفاده قرار می­گیرند. به عنوان مثال در ایجاد نانو خراش­ها با نیروهایی به بزرگی N سرو کار داریم  (این در حالیست که در مد تماسی نیروی وارد بر سطح N می­باشد) و باید از این نوع سوزن­ها استفاده کنیم. پارامترهای هندسی سوزن که نوع کارایی سوزن و میزان دقت نتایج بدست آمده را تعیین می­کنند عبارتند از شکل، بلندی، نازکی (زاویه راس هرم فرضی منطبق بر نواحی نوک)، تیز ی (شعاع دایره فرضی منطبق بر نوک).

شکل 1-2  انواع شکل­های سوزن شامل نوک تخت، نوک کروی، نوک T شکل  و نوک تیز

سوزن­های T شکل برای نقشه­برداری و آشکارسازی فرورفتگی­های موجود در بخش­های دیواره مانند سطح نمونه به کار می­روند. این در حالی است که سوزن­های نوک تیز این قابلیت را ندارند.

1-6 نحوه بر هم کنش سوزن با سطح

شکل 1-3 به طور نمادین بزرگی و تغییرات نیروی بین سوزن و سطح را در فواصل مختلف سوزن از سطح نشان می­دهد. جهت فلش­ها نشان دهنده نزدیک شدن (رفت) یا دور شدن (برگشت) سوزن نسبت به سطح می­باشد.

شکل 1-3سمت چپ: نمایش نمادین بزرگی تغییرات نیروی بین سوزن و سطح در فواصل مختلف سوزن از سطح  سمت راست: انحراف تیرک حین رفت و برگشت در نواحی مختلف فاصله از سطح (نیروی جاذبه یا دافعه).

نکته:

باید حین فرآیند جاروب سطحی فاصله سوزن از سطح در محدوده مناسبی باقی بماند. چرا که از یک طرف فاصله زیاد (در این نواحی نیروی جاذبه است) موجب کم شدن میزان انحراف لرزانک و کاهش نسبت سیگنال به نویز در تعیین مولفه Z مکان سطح می­شود. از طرف دیگر فاصله بسیار نزدیک موجب وارد شدن نیروی زیاد به سطح می­شود که علاوه ­بر آسیب زدن به ساختار سطح و سوزن موجب کاهش درجه تفکیک خواهد شد.

1-7مدهای تماسی[1]

مطابق تعریف به ناحیه­ای ” ناحیه تماس ” می­گویند که نیروی بین سوزن و سطح دافعه باشد. در مقایسه با مدهای دیگر نیروی وارد شده به سطح در مدهای تماسی بزرگتر است. از طرفی به دلیل تماس پیوسته سوزن با سطح حین فرآیند روبش نیروهای اصطکاک قابل توجهی (علاوه­ بر نیروی عمودی) به سطح و سوزن وارد می­شود که موجب آسیب دیدگی سطوح حساس و کند شدن سوزن می­گردد.

شکل 1-4 مقایسه نمادین بین حالت تماسی و حالت غیرتماسی

بر این اساس مطالعه سطوح حساس و نرم با مدهای تماسی قدرت تفکیک اندازه­گیری را کاهش می­دهد و بعضاً باعث بروز خطای سیستماتیک در نتایج می­شود. در عین حال بیشترین قدرت تفکیک و دقت اندازه­گیری با AFM مربوط به بررسی سطوح سخت با سوزن­های نازک و فوق تیز و سخت در مد تماسی می­باشد.

تعداد صفحه :91

قیمت : 14000تومان

 

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید