پایان نامه 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
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)
چکیده:
یکی از مقادیر خروجی اعمال تبدیلات موجک تقریب سیگنال اصلی است، که نمایش جامعی از دادهها را به ما میدهد. البته، این موضوع منوط به استفادهی صحیح از مرحله تجزیه و مرتبه تقریب آن دارد. این روند را برای تصاویر SEM لایههای نازک تهیه شده از نانوذرات مگهمایت در دماهای 400، 500 و 600 انجام دادیم. سپس با اعمال تبدیل موجک به عنوان ابزار سنجش و ضرایب آن به عنوان پارامترهای مقیاس دادههای تصاویر را با استفاده از نرم افزار متلب بدست آوردیم.
دادهها شامل جزئیات مرتبه اول، دوم، سوم و همچنین شامل تقریب از پروفایل نماینده است. آنچه که تحلیل اولیه دادهها نشان میدهد آن است که با افزایش دما میبایست اندازه ذرات بزرگتر شده باشد و یا بهتر است بگوییم جزئیات تصویر افزایش یافته است که این افزایش جزئیات بیانگر افزایش لبه ها و نهایتا افزایش لبه ها بیانگر عبور از مرز یک ذره است. یعنی، تصاویر مربوط به دماهای 600 و 400 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین جزئیات سیگنال است. با توجه به اینکه نمونه 400 در نمودار رادار نزدیکترین فاصله از مرکز رادار را دارد دارای کمترین جزئیات سیگنال است.
فهرست مطالب:
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………………………………
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 لایه نشانی…………………………….. 28
2-2 تاریخچه لایه های نازک……………………………… 28
2-3 تقسیم بندی لایه ها از نظر ضخامت……………………………… 29
2-4 تقسیم بندی لایه ها بر اساس رسانایی…………………………….. 30
2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایه های نازک……………………………… 30
2-6 فرایندهای لایه نشانی……………………………. 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…………………………….
3-2-2 تبدیل موجک گسسته DWT…………………………….
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………………………………
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 داده های مربوط به جزئیات……………………………… 59
4-2-9 رسم نمودار تقریب مرتبه سوم……………………………. 61
منابع…………………………… 64
فصل اول: طبقه بندی روشهای تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملکرد
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.
1-1- روش های 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].
2-1- روش های 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.
3-1- روش های 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
4-1- روش های 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.
از روشهای شناسایی مواد، تحت عنوان آنالیز ریزساختاری آنالیز سطح و آنالیز حرارتی معرفی شدهاند. منظور از آنالیز یا شناسایی ریزساختاری، همان شناسایی میکروسکوپی است. در این حالت، شکل، اندازه و توزیع فازها بررسی میشود. باید توجه داشت که در ویژگیهای یک نمونه، نه تنها نوع فازها، بلکه شکل، اندازه و توزیع آنها نیز اثر گذار هستند. در اصل، سطح مواد جامد به خاطر ارتباط با محیط اطراف، وضعیت شیمیایی یکسانی با حجم نمونه ندارد. از طرف دیگر در بسیاری از کاربردها، سطح نمونه نقش مهمتری را بازی میکند. به عنوان مثال، در کاتالیزورها یا آسترهای ضد خوردگی، واکنش سطح با عوامل محیطی، تعیین کننده است. نکته قابل توجه دیگر، آن است که ترکیب شیمیایی در سطح با بدنه تفاوت دارد. بنابراین با تعیین آنالیز شیمیایی کل نمونه، نمیتوان در مورد آنالیز سطح قضاوت کرد آنالیز حرارتی در شناسایی فازی عمل می کنند این روشها، اطلاعات بسیار مفیدی از رفتار حرارتی مواد در اختیار پژوهشگران میگذارند. از این رو، نه تنها برای شناسایی آنها، بلکه در طراحیهای مهندسی نیز استفاده میشوند. و نیز به ویژه در رشته سرامیک کاربرد دارد و اهمیت آن به دلیل ساخت مواد
[دوشنبه 1398-07-15] [ 04:51:00 ب.ظ ]
|