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Un nuevo mecanismo de la técnica de fuerza cortante para el control de distancia en el microscopio óptico de barrido de campo cercano
Carlos Alberto Gutiérrez Manuel
MUFEI XIAO WU
Acceso Abierto
Atribución
Modelos matemáticos,Esfuerzo cortante (Mecánica),Microscopía de campo cercano,Vibración
En un microscopio óptico de campo cercano es esencial que la sonda pueda ser traída y mantenida a distancias mucho menores que la longitud de la onda de la muestra. Para realizar esto, diferentes sistemas han sido propuestos siendo la técnica de fuerza cortante (shear-force) una de las opciones más convenientes. En la técnica de fuerza cortante, la sonda de campo cercano (punta afilada de una fibra óptica) es puesta mecánicamente a vibrar en dirección paralela a la superficie. Cuando la sonda se encuentra muy cerca de la superficie, la amplitud de vibración decrece drásticamente debido a la interacción de las fuerzas entre la muestra y la sonda. Sin embargo, hoy en día muy poco es conocido sobre la naturaleza de esa interacción de fuerzas. La hipótesis de que la fuerza cortante se debe a capas superficiales de agua, con un espesor de aproximadamente 1 O nm es de las consideraciones más adecuadas en este contexto. Bajo esa premisa, en este trabajo se realiza un estudio teórico sobre el movimiento de una punta afilada de fibra óptica. Partiendo de la ecuación de movimiento de vibración de amplitudes pequeñas de una viga, se añadió una fuerza de amortiguamiento para incluir el efecto de las capas de agua sobre la superficie, ya que la punta, al· interactuar con esta capa, recibe una fuerza oscilatoria de amortiguamiento .proporcional al volumen de agua desalojada. Se ha encontrado una dependencia del cambio de la amplitud vibracional para los diferentes meniscos formados alrededor de la punta. El resultado principal es la dependecia del cambio de la amplitud respecto a la distancia punta-muestra que demuestra el efecto que produce el agua sobre este movimiento, corroborando en buena. medida, nuestras consideraciones iniciales.
In a scanning near-field optical microscope is essential that the sounding can be brought and be maintained to distances of much lower than the wavelength of the sample. In order to make this, different systems have been proposed being the technique of shear-force, one of the most advisable options. In the technique of shear-force, the probe of near field (sharpened end of an optical fiber) is vibrated mechanically in parallel line of the surface. When the probe is closely together of the surface, the vibration amplitude decreases drastically due to interaction of the forces between sample and probe. However, nowadays very little it is know on the nature of the interaction of ·these forces. The hypothesis that the shear-force is due to superficial water layers, with a thickness of approximately 1 O nm is more of the suitable considerations in this context. Under this premise, in this work the movement of a sharpened optical fiber end is studied theoretically. Starting from the equation of motion of vibration for small amplitudes of a beam, a damping force was added to include the effect of the layers of water on the oscillating force proportional to the vol u me o f t he e vacuated w ater. l. t h as b een found a d ependency o f t he c hange o f the vibrational amplitude for the different meniscus formed around the end. The main result is the dependency of the change of the amplitude with respect to the distance probe-sample that demonstrates the effect that produces the water on this movement, corroborating our initial considerations.
CICESE
2000
Tesis de maestría
Español
Gutiérrez Manuel, C. A. 2000.Un nuevo mecanismo de la técnica de fuerza cortante para el control de distancia en el microscopio óptico de barrido de campo cercano. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 57 pp.
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