Materiales de ingenieria
Enviado por DIEGO SALAMANCA ZAMBRANO • 14 de Abril de 2020 • Informes • 1.388 Palabras (6 Páginas) • 120 Visitas
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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE INGENIERÍA
MATERIALES DE INGENIERÍA
PROFESOR:
PEDRO NEL MARTINEZ HENAO
PRESENTADO POR:
DIEGO SALAMANCA ZAMBRANO
SINTESIS: CAP 14: MICROSCOPIA DE FUERZA (AFM) Y DE EFECTO TUNEL (STM)
UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
27 DE MARZO DE 2020
- Microscopia de efecto túnel (Standing Tunneling Microscope, STM)
El microscopio de efecto túnel está basado en el fenómeno de ≪tunéelo≫ de electrones, la construcción de la imagen topográfica se realiza a través de la medida de la corriente en cada punto de la superficie. Dicha corriente depende tanto de la distancia entre la punta y la superficie como de la densidad de estados electrónicos de la muestra. Por ello, una imagen topográfica de STM será, rigurosamente hablando, un reflejo de la densidad electrónica de la superficie. Distintos materiales mostraran distinta rugosidad o altura de los átomos superficiales en función de sus diferencias en densidad de electrones superficiales.
- Microscopia de fuerzas atómicas (Atomic Force Microscope, AFM)
En el microscopio de fuerzas atómicas la fuerza originada por la interacción entre los átomos de la punta y los átomos de la superficie es la señal fuertemente dependiente de la distancia que se registra a lo largo del rastreo de la superficie. La fuerza se mide a través del desplazamiento vertical de una micro palanca (cantiléver) muy blanda (capaz de deformarse bajo la influencia de las fuerzas atómicas, del orden de unos pocos nano newtons) que toca literalmente la superficie y mapea en su recorrido su con tomo topográfico. La fuerza entre la sonda y la muestra se mide a través de la deformación de la micro palanca. La forma más habitual de medir el desplazamiento del cantiléver es registrando en un fotodiodo de cuatro cuadrantes el reflejo de un haz laser incidente sobre su superficie.
- Otras microscopías de barrido
MFM (Magnetic Force Microscopy). Se utiliza una punta magnética afilada para rastrear una superficie. La punta recubierta con una película magnética detectara fuerzas atractivas o repulsivas de los dominios magnéticos de la superficie. El modo de detección del desplazamiento de la punta es similar al descrito para el AFM.
EFM (Electric Force Microscopy). Sirve para caracterizar las propiedades eléctricas de una superficie. Las fuerzas son atractivas y surgen entre una punta y una superficie conductoras o con cargas. La punta conductora puede ser una punta de AFM recubierta por una película de oro. Las fuerzas eléctricas de Coulomb de largo alcance son las que dominan la deformación de la palanca.
KPM (Kelvin Probe Microscopy). Este modo de funcionamiento permite medir el potencial de superficie de la muestra. Requiere también la utilización de una punta. Técnicas de análisis y caracterización de materiales conductora y rastrear la superficie con la punta oscilando a una frecuencia determinada.
- INSTRUMENTACION BASICA Y POSIBLES ACCESORIOS
Rastreo de la punta sobre la muestra: materiales piezoeléctricos
Los elementos activos están hechos generalmente de materiales piezoeléctricos en forma de tubos o en forma de pliegues, o combinando ambas geometrías. Estos materiales tienen la propiedad de deformarse bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico.
Es importante tener en cuenta que la respuesta de la deformación al campo eléctrico de las cerámicas piezoeléctricas no es lineal. Dado que el posicionamiento relativo de la punta y la muestra se realizan y se detectan a través de la señal eléctrica aplicada al material piezoeléctrico, esta no linealidad puede dar origen a artefactos en la imagen.
- Electrónica de control: PID
En el modo denominado de altura constante, la punta se coloca a una distancia fija de la superficie y a lo largo del rastreo se detecta en cada punto el valor de la interacción y su variación a lo largo de la superficie. Otro modo de funcionamiento, sin lugar a duda el más habitual en microscopia de fuerzas, es el llamado fuerza constante. El valor determinado por el usuario, denominado setpoint, se registra en cada coordenada de la superficie.
Un PID (Proporcional Integral Derivativo), cuyo algoritmo utiliza tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. Un controlador PID corrige el error entre un valor medido y el valor que se quiere Técnicas de análisis y caracterización de materiales obtener. Primero calcula el error y luego obtiene una acción correctora que puede ajustar al proceso acorde. El valor Proporcional determina la reacción al error actual. El Integral añade una corrección proporcional a la integral del error, lo que asegura que, aplicando un esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la reacción del tiempo en el que el error se produce. La suma de estas tres acciones es utilizada para ajustar al proceso, en este caso controlando la posición de la muestra y su distancia a la punta.
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