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