Digitális célműszer építése az atomi erőmikroszkóp lokális mechanikai spektroszkópia üzemmódjának felgyorsítására
Kákonyi Tibor
V. informatikus fizika
Témavezető: Dr. Kokavecz János
SZTE TTK Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék, SZTE TTK Műszaki és Anyagtudományi Intézet
Az atomi erőmikroszkóp lokális mechanikai spektroszkópia üzemmódja lágy anyagok mechanikai tulajdonságainak nanométeres skálán történő mérését teszi lehetővé. A mérés során a próbatű és a vizsgált minta felszíne kontaktusban van. A próbatű és a felszín közötti mechanikai feszültséget szinuszosan moduláljuk és a változó mechanikai feszültség hatására létrejött elmozdulást (a rugólemez elhajlását) mérjük. Az elhajlási jel szinuszosan változó összetevőjének amplitúdója és fázisa a minta mechanikai tulajdonságait jellemzi, segítségükkel a Young modulus és a viszkozitás meghatározható. A lokális mechanikai spektroszkópiai mérések igen időigényesek és fáradtságosak mivel minden egyes mérési pontban a mechanikai feszültséget és a frekvenciát manuálisan kell beállítani.
Munkám során olyan digitális műszert építettem, amely lehetővé teszi a fent leírt mérési eljárás automatizálását. A műszerben a gerjesztő jelet egy direkt digitális szintézis elven működő integrált áramkör állítja elő, míg a mechanikai feszültség konstans komponensét egy 16 bites D/A konverter szabályozza. A mérés során használt frekvencia tartományt egy igen éles heted rendű analóg szűrő választja ki a spektrumból. Az amplitúdó és fázis mérését egy külső digitális lock-in erősítő végzi és a mért adatokat egy mikrovezérlő továbbítja a számítógép felé.
A célműszernek köszönhetően a mérés jelentősen felgyorsult és egyszerűbbé vált. A mérési eredmények kiértékelésére saját szoftverrel végezzük.