imported>Sldst-bot: Уточнение даты установки ш:Нет источников: 2007-02-17 (до 2024-10-20 ш:Rq с параметром sources)

2025-09-05T11:29:49Z

Уточнение даты установки ш:Нет источников: 2007-02-17 (до 2024-10-20 ш:Rq с параметром sources)

Новая страница

{{другие значения}}
[[Файл:AFM Cantilever sketch.png|right|thumb|Схематичное изображение зонда для сканирующей атомно-силовой микроскопии]]
[[Файл:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 1000x.GIF|right|thumb|Кантилевер в сканирующем электронном микроскопе (увеличение 1000×)]]
[[Файл:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 3000x.GIF|right|thumb|Игла кантилевера после использования (увеличение 3000×)]]
[[Файл:AFM (used) cantilever in Scanning Electron Microscope, magnification 50000x.GIF|right|thumb|Острие иглы кантилевера после использования (увеличение 50 000×)]]

'''Кантиле́вер''' ({{lang-en|cantilever}} — кронштейн, консоль) — устоявшееся название наиболее распространенной в [[Атомно-силовой микроскоп|сканирующей атомно-силовой микроскопии]] конструкции микромеханического [[Зонд (датчик)|зонда]].

== Устройство ==
Кантилевер представляет собой массивное прямоугольное основание, размерами примерно 1,5×3,5×0,5 мм, с выступающей из него балкой (собственно кантилевером), шириной порядка 0,03 мм и длиной от 0,1 до 0,5 мм. Одна из сторон балки является зеркальной (иногда для усиления отражённого лазерного сигнала на неё напыляют тонкий слой металла, например, алюминия), что позволяет использовать оптическую систему контроля изгиба кантилевера. На противоположной стороне балки на свободном конце находится игла, взаимодействующая с измеряемым образцом. Форма иглы может значительно изменяться в зависимости от способа изготовления. Радиус острия иглы промышленных кантилеверов находится в пределах 5—90 нм, лабораторных — от 1 нм.

== Принцип работы ==
Следующие два уравнения являются ключевыми для понимания принципа работы кантилеверов. Первое — так называемая ''формула Стоуни'' ({{lang-en|Stoney’s formula}}), которое связывает отклонение конца балки кантилевера δ с приложенным механическим напряжением σ:

<math>
\delta = \frac{3\sigma\left(1 - \nu \right)}{E} \left(\frac{L}{t}\right)^2
</math>

где ν — [[коэффициент Пуассона]], <math>E</math> — [[модуль Юнга]], <math>L</math> — длина балки, и <math>t</math> — толщина балки кантилевера. Отклонение балки регистрируется чувствительными оптическими и емкостными датчиками.

Второе уравнение устанавливает зависимость [[Закон Гука|коэффициента упругости]] кантилевера <math>k</math> от его размеров и свойств материала:

<math>
k = \frac{F}{\delta} = \frac{Ewt^3}{4L^3}
</math>

где <math>F</math> — приложенная сила, и <math>w</math> — ширина кантилевера. Коэффициент упругости связан с резонансной частотой кантилевера <math>\omega_0</math> по закону [[гармонический осциллятор|гармонического осциллятора]]:

<math>\omega_0 = \sqrt{k/m}</math>.

Изменение силы, приложенной к кантилеверу, может привести с сдвигу резонансной частоты. Сдвиг частоты может быть измерен с большой точностью по принципу [[гетеродин]]а.

Одной из важных проблем при практическом использовании кантилевера является проблема квадратичной и кубической зависимости свойств кантилевера от его размеров. Эти нелинейные зависимости означают, что кантилеверы довольно чувствительны к изменению параметров процесса. Контроль остаточной деформации также может представлять сложность.

== См. также ==
* [[Сканирующий атомно-силовой микроскоп]]
* [[Сканирующий зондовый микроскоп]]
* [[Нитрид кремния]]
* [[Консольная балка]] ({{Lang-en|Cantilever}}, общее значение)

== Ссылки ==
* [http://www.nanometer.ru/2007/06/06/kantilever_2629.html Наноазбука: кантилевер] {{Wayback|url=http://www.nanometer.ru/2007/06/06/kantilever_2629.html |date=20080323002200 }}.

{{Сканирующая зондовая микроскопия}}
{{Нет источников |дата=2007-02-17}}

[[Категория:Микроскопы]]

Кантилевер - История изменений

imported>Sldst-bot: Уточнение даты установки ш:Нет источников: 2007-02-17 (до 2024-10-20 ш:Rq с параметром sources)