Viga voladiza

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Voladizo ( ing. voladizo - soporte, consola) - el nombre bien establecido del diseño de sonda micromecánica más común en microscopía de fuerza atómica de barrido .

Dispositivo

El voladizo es una base rectangular masiva, de aproximadamente 1,5 × 3,5 × 0,5 mm de tamaño, con una viga que sobresale (el voladizo mismo), de aproximadamente 0,03 mm de ancho y 0,1 a 0,5 mm de largo. Uno de los lados del haz está reflejado (a veces se deposita sobre él una fina capa de metal, como el aluminio, para amplificar la señal láser reflejada), lo que permite utilizar un sistema óptico de control de flexión en voladizo. En el lado opuesto del haz, en el extremo libre, hay una aguja que interactúa con la muestra medida. La forma de la aguja puede variar considerablemente según el método de fabricación. El radio de la punta de la aguja de los voladizos industriales está entre 5 y 90 nm, en laboratorio, desde 1 nm.

Cómo funciona

Las siguientes dos ecuaciones son clave para comprender cómo funcionan los voladizos. La primera es la llamada fórmula de Stoney , que relaciona la deflexión del extremo de la viga en voladizo δ con la tensión mecánica aplicada σ:

$\delta ={\frac {3\sigma \left(1-\nu \right)}{E}}\left({\frac {L}{t}}\right)^{2}$

donde ν es la relación de Poisson , es el módulo de Young , es la longitud de la viga y es el espesor de la viga en voladizo. La desviación del haz se registra mediante sensores ópticos y capacitivos sensibles. $mi$ $L$ $t$

La segunda ecuación establece la dependencia del coeficiente de elasticidad en voladizo de sus dimensiones y propiedades del material: $k$

$k={\frac {F}{\delta}}={\frac {Ewt^{3}}{4L^{3}}}$

donde es la fuerza aplicada, y es el ancho del voladizo. El coeficiente de elasticidad está relacionado con la frecuencia de resonancia del voladizo según la ley del oscilador armónico : $F$ $w$ $\omega_0$

$\omega _{0}={\sqrt {k/m))$ .

Cambiar la fuerza aplicada al voladizo puede resultar en un cambio en la frecuencia de resonancia. El cambio de frecuencia se puede medir con gran precisión utilizando el principio del oscilador local .

Uno de los problemas importantes en el uso práctico de un voladizo es el problema de la dependencia cuadrática y cúbica de las propiedades del voladizo en sus dimensiones. Estas dependencias no lineales significan que los voladizos son bastante sensibles a los cambios en los parámetros del proceso. El control de la deformación permanente también puede ser difícil.

Véase también

Viga en voladizo ( Inglés Cantilever , significado general)

Enlaces

Nanoalphabet: Cantilever Archivado el 23 de marzo de 2008 en Wayback Machine .

Microscopía de sonda de barrido
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