Streszczenie
W artykule przedstawiono metodę detekcji drgań sondy pomiarowej w dynamicznym mikroskopie sil atomowych DFM (ang. Dynamic Force Microscopy), która umożliwia jednoczesny, synchroniczny pomiar zarównoamplitudy, jak i fazy składowych harmonicznych sygnału pochodzącego z oscylującej sondy. Model mikroskopu wyposażono w układy wzbudzania oraz detekcji w oparciu o szybkie przetworniki analogowo cyfrowe oraz układ FPGA Vitex-5. Zaimplementowany algorytm dyskretnej transformaty Fouriera FFT oblicza wartość amplitudy pierwszej (lub innej, dowolnej) harmonicznej, która podawana jest do obwodu pętli sprzężenia zwrotnego w celu stabilizacji punktu pracy mikroskopu. Niezależnie przeprowadzana jest również szybka FFT dostarczająca informacji o wartości amplitud oraz faz składowych poszczególnych harmonicznych sygnału z sondy pomiarowej. Opracowana metoda próbkowania pozwala na uniknięcie tak zwanego przecieku transformaty oraz nie wymaga stosowania okienkowania sygnału wejściowego. W opisanym rozwiązaniu informacja o amplitudzie, fazie i zawartości widmowej badanego sygnału jest dostępna praktycznie natychmiast po zakończeniu próbkowania pojedynczego okresu drgań sondy pomiarowej.
Summary
This paper presents a method of detecting vibrations in a dynamic probe atomic force microscopy DFM (Dynamic Force Microscopy), which allows simultaneous, synchronous measurement of both the amplitude and phase of harmonic signal from the oscillating probe. The model of the microscope is equipped with excitation and detection systems based on the fast 100 MHz analog and digital FPGA Vitex-5. The algorithm implemented discrete Fourier transform FFT calculates the amplitude of the first (or another) harmonic, which is fed to the circuit feedback loop to stabilize the operating point of the microscope. Regardless also fast Fourier transform FFT is done providing information about the amplitude and phase of each harmonic components of the signal from the probe. The presented sampling method avoids the so-called transform leakage and does not require the use of the windowing of the input signal. In the described embodiment information about the amplitude and phase of the spectral content of the test signal is available almost immediately after a single period of oscillation sampling probe.① Uniwersytet Łódzki, ul. Narutowicza 65, 90-131 Łódź.
② Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
Tribo_13v44n6_p087_098.pdf (498624 B)