1
ورکیم یشاعترا تکرح رب راذگریثات لماوع تیساسح زیلانآ کیرتکلاوزیپ کریت
یسدنه یگتسویپان اب
یناماس یریبک یدهم ،1
یرداق اضر
1 2,
نازودهلاک یبتجم ،
3
1
- ناریا ،دابآ فجن ،یملاسا دازآ هاگشناد ،دابآ فجن دحاو ،یسدنهم و ینف هدکشناد ،کیناکم هورگ ،دشرا یسانشراک یوجشناد
2 - ناریا ،درکرهش ،یملاسا دازآ هاگشناد ،درکرهش دحاو ،یسدنهم و ینف هدکشناد ،کیناکم هورگ یملع تایه وضع
3 - یملع تایه وضع ناریا ،دابآ فجن ،یملاسا دازآ هاگشناد ،دابآ فجن دحاو ،یسدنهم و ینف هدکشناد ،کیناکم هورگ
:هدیکچ ورکیم یمتا یورین پوکسورکیم کی تمسق نیرتمهم ریت
یم نآ ک هچ ره تیفیک اب ریواصت هب یبای تسد .دشاب
هطوغ هنومن زا رتشیب ورکیم شاعترا لیلحت دنمزاین ،عیام رد رو
یم عیام طیحم رد کریت قیقحت نیا رد .دشاب
سناکرف نیا و هدش هبساحم اه هرک هتشر لدم زا هدافتسااب لایس رد شعترم کریتورکیم لوا دوم دیدشت سناکرف هب تبسن یم تیساسح زیلانآ کریتورکیم داعبا
ورکیم یسدنه داعبا ریثات بیترت نیدب ..دوش سناکرف رب کریت
یم صخشم دیدشت
ًاتیاهن لیلحت نیا زا هدافتسا اب .دوش یم
عون نیا یربراک ،بسانم یسدنه داعبا باختنا اب ناوت
درک هنیهب لایس طیحم رد ار کریتورکیم :یدیلک تاملک زیپ کریتورکیم
،تیساسح زیلانآ ،لکنر لدم ،عیام طیحم ،یمتا یورین پوکسورکیم ،کیرتکلاو
دیدشت سناکرف :همدقم یمتا یورین پوکسورکیم کمک هب ونان یاه سایقم رد یرادرب ریوصت یارب و ساسح قوف یاه جنس مرج رد ای و 2
تیمها ،اه کریت ورکیم یکیمانید لمعلا سکع هعلاطم رگید یاه دربراک یرایسب دراد یدایز
1] یاه پوکسورکیم .[
حطس اب سامت قیرط زا لااب رایسب نشولوزر اب ونان سایقم رد ریواصت ندروآ تسدب یارب دنمتردق یرازبا یمتا یورین دنشاب یم هنومن 2]
یم هلیسو نیا .[ کون سامت هلیسو هب ار هنومن حطس یکیژولوفوم و یکیناکم صاوخ عون ود ره دناوت
ورکیم یاهتنا زیت دروآ تسدب هنومن حطس اب کریت
3] کریت ورکیم اب یمتا یورین یاه پوکسورکیم یریگ راک هب .[
و یسلاوردناو یورین شهاک و یگنییوم یورین فذح هب ناوت یم هلمج نآ زا هک دراد یرایسب دیاوف عیام رد رو هطوغ ام طیحم رد دیاب یکینکت ای و یتسیز رظن زا هک ییاه هنومن هعلاطم ییاناوت درک هراشا ،دنشاب عی
5] - [4 بیاعم زا یکی .
1 Corresponding author: یرداق اضر Email: reza.ghaderi@ymail.com
2atomic force microscopy(AFM)
2
یم هنومن ندید بیسآ دایز لامتحا ،عیام طیحم رد یکیژولویب یاه هنومن زا یسامت دوم یرادرب ریوصت ]دشاب
7 - [6 .
یم هدافتسا یا هبرض دوم اب یمتا یورین پوکسورکیمزا حوطس نیب سامت ندومن لقادح و بیسآ نیا شهاک یارب م یریگ راک هب .دوش اب هطبار رد .دراد کریتورکیم یسناکرف خساپ رب یدایز ریثات عیام طیحم رد یمتا یورین پوکسورکی
.تسا هدش هئارا یروئت لدم نیدنچ و هدش یدایز تاعلاطم عیام طیحم رد کریتورکیم شاعترا ربراک رد ی یمتا یورین پوکسورکیم ورکیم یشاعترا تکرح تیساسح هب متسیس درکلمع
کریت هتسباو یفارگوپوت .تسا
قیقد ونان و هنومن حطس قیقد صاوخ نییعت نینچمه و هرذ
اهنآ مزلتسم زین نتشاد
ره ریثات یگنوگچ زا لماک یکرد
ض زا کی ر مهرب یورین بیا ک
ن ورکیم یشاعترا تکرح رب ش شور .دشاب یم کریت
لیلحت تیساسح ،
و یلمع شور کی
راک آ کمک هب هک تسا دم آ
یم ن قد هعلاطم هب ناوت رتماراپ زا کی ره ریثات یگنوگچ قی
رد .تخادرپ یشاعترا تکرح رب اه
شور نیب یاه
لیلحت تیساسح شور ،
Sobol شور نیرتهب زا یکی یم هک تسا اه
لدم یارب دناوت اه
کینوتونوم ی و3
ریغ کینوتونوم .دریگب رارق هدافتسا دروم
رد شور نیا لیلحت
هتفای تیساسح راک رایسب یددع یاه
آ تسا دم [ 8 ].
نونکات
رتماراپ ریثات یگنوگچ یور رب یتاعلاطم یشاعترا تکرح رب فلتخم یاه
یمتا یورین پوکسورکیم ورکیم
کمک هب کریت
شور لیلحت یسدنه داعبا ریثات .تسا هدش ماجنا تیساسح ورکیم
کریت ریغ بیرض یور رب کیرتکلاوزیپ تکرح یطخ
نا یرداق و میاروک طسوت عیام طیحم رد یشاعترا ماج
دیدرگ [ 9 .]
آ دنچ شور زا هدافتسا اب ار یشاعترا تکرح هلداعم اهن
یسایقم اب و هدرک لح فیرعت
ریغ بیرض یطخ
، ریغ نازیم ار یشاعترا تکرح ندوب یطخ
کمک هب شور
لیلحت
.دنداد رارق هعلاطم دروم تیساسح شناراکمه و روپ یسوم
لیلحت ورکیم تیساسح یورین پوکسورکیم یلیطتسم کریت
تلاح رد ار یمتا خ
شم - دنداد ماجنا شچیپ [
10 ].
آ یدومع سامت یتخس ریثات اهن سناکرف یور رب ار یبناج و
ت دیدش
دم تیساسح و دروم اه
دنداد رارق هعلاطم .
رتماراپ ریثات شناراکمه و میاروک یاه
دنیارف تارذ ونان یراکتسد یور رب ار
ورکیم و یلیطتسم کریت شور کمک هب لکش V
لیلحت ح دندرک یسررب تیساس [
11 .]
تیساسح شناراکمه وLee
شمخ ی ورکیم Vکریت رب ار لکش ر
دندومن هسیاقم کیسلاک یروئت جیاتن اب و هدرک یس [
12 .]
وزیپ هیلا اب هتسویان کریت ورکیم هلاقم نیا رد لکنر لدم زا هدافتسا اب کیرتکلا
و هدش یزاسلدم بلتم رازفا مرن رد و4
وا دوم یعیبط شاعترا ورکیم داعبا هب تبسن لبوس یرامآ شور اب نآ ل
لدم کریت یم یزاس
زا کی ره داعبا ریثات و.دوش
ورکیم یاه هیلا یم صخشم نآ دیدشت سناکرف رب کریت
.دوش
کریتورکیم تکرح هلداعم (لکش رد هک روطنامه 1-3
یم هدهاشم ) ورکیم ،دوش
وزیپ کریت لیکشت کون و یلصا هندب تمسق ود زا کیرتکلا
یم کیرتکلا وزیپ هیلا کی هب زهجم یلصا هندب .تسا هدش ورکیم کون .تسا هدش روصحم دورتکلا هیلا ود نیب هک دشاب
-
.دوشیم باختنا رتمک یانهپ اب و هیلا کت تروصب تیساسح شیازفا روظنم هب کریت
3 Monotonic
4Rankle model
3
(لکش 1 کیرتکلاوزیپ کریتورکیم کیتامش )
رکیم کی یارب و
یکیمانید تکرح هلداعم )کریتورکیم داعبا اب هسیاقم رد کچوک( کچوک ناسون هنماد اب شعترم کریت
( هلداعم تروص هب 1
دشاب یم ) 18]
- [17 .
نآ رد هک x
ورکیم لوط رد هطقن ره تاصتخم ،کریت
نامزt و
u(x.t)
هباج ،کریت ورکیم ییاج یتخسK(x)
،
m0
مرج
و لوط دحاو
c0
ریم بیرض یم لوط دحاو ییا
نینچمه .دنشاب لوط دحاو رب دراو یکیمانیدوردیه یورین
دشاب یم کریتورکیم ( هطبار زا راد ریگ رس کی ریت یارب هتسویپ یاه ریت رد یعیبط سناکرف 7-3
یم تسد هب ) .دیآ
( 2 )
نآ رد هک و ریت لوط دحاو مرج
دوزفا مرج ( هطبار زا لکنر لدم ساسا رب هک تسا عیام هدش ه
3 یم هبساحم) -
.دوش
a liq liq
a A b b
m 2
4 3 12
1 2
)3(
( 1 )
ییلااب دورتکلا وزیپ هیلا کیرتکلا
یلصا هندب
ینییاپ دورتکلا
بارپ
کون یلصا هندب
کیرتکلا وزیپ هیلا
wt
4
:نآ داعبا هب تبسن کیرتکلاوزیپ کریتورکیم دیدشت سناکرف تیساسح زیلانآ ورکیم یسدنه داعبا ریثات تیساسح زیلانآ روظنم هب ورکیم ،یگدرشف ییاریم بیرض رب کریت
کریت
DMASP
تخاس
تکرش
Active probe
یم هتفرگ رظن رد ورکیم نیا .دوش
سنج زا کیرتکلاوزیپ هیلا کی یاراد کریت یمZnO
هک .دشاب
ورکیم نیا هدنهد لیکشت داوم تاصخشم و یسدنه داعبا .تسا هدش روصحم دورتکلا ود طصوت ( لودج رد کریت
1 و)
( 2 .تسا هدش هدروآ ) ( لودج
1 یسدنه تاصخشم :) کریت ورکیم
زیپ کیرتکلاو 13]
[
h (μm) b(μm) L(μm)
0 /
3 250 487 هیاپ هیلا
4 /
3 130 330 کیرتکلاوزیپ هیلا
0 /
3 55 137 کون
( لودج 2 یکیناکم صاوخ :) کریت ورکیم
کیرتکلاوزیپ 13]
[
E (Gpa) ρ (Kg/m3) سنج
180 2330 Si هیاپ هیلا
130 6390 Zno وزیپ هیلا
180 2330 Si کون
( لکش 2 ات ) ورکیم دیدشت سناکرف رب ار اه هیلا تماخض ریث ( لکش هب هجوت اب .دهد یم ناشن کریت
1 - شیازفا )فلا
شیازفا )؟( هطبار هب هجوت اب رما نیا لیلد . دوش یم کریتورکیم دیدشت سناکرف شیازفا بجوم یلصا هیلا تماخض ت سناکرف شیازفا هجیتن رد و تماخض شیازفا اب کریتورکیم یسرنیا نامم ( لکش زد ..دشاب یم دیدش
1 - هدهاشم )ب
چ ریثات تماخض نیا ندوب زیچان لیلد هب دورتکلا تماخض شیازفا هک دوش یم ( لکش .درادن دیدشت سناکرف رب ینادن
1 -
تماخض شیازفا ای هک دهد یم ناشن لکش نیا .دهد یم ناشن دیدشت سناکرف رب ار کیرتکلاوزیپ هیلا تماخض ریثات )ج .دشاب یم یسرنیا نامم شیازفا )فلا( دننام نآ لیلد و دبای یم شیازفا دیدشت سناکرف وزیپ هیلا
5
)ب( )فلا(
)ج(
( لکش 2 تماخض)ب ،یلصا هیلا تماخض )فلا .دیدشت سناکرف رب کریت ورکیم یاه هیلا تماخض ریثات )
کیرتکلاوزیپ هیلا تماخض)ج،ینییاپ دورتکلا
ت سناکرف رب کریت ورکیم یاه هیلا یانهپ ریثات ( لکش رد دیدش
3 .تسا هدش هداد ناشن) ( لکش
3 - هیلا یانهپ ریثات)فلا
یم شهاک دیدشت سناکرف یلصا هیلا یانهپ شیازفا اب لکش نیا هب هجوت اب .دهد یم ناشن دیدشت سناکرف رب ار یلصا ( لکش .دبای 3
- )ب یم ناشن وزیپ هیلا یانهپ هک دهد
د و درادن دیدشت سناکرف یور رب یریثات کیرتکلا ر
( لکش 3 -
.دهد یم شهاک ار دیدشت سناکرف کریتورکیم کون یانهپ شیازفا هک دوش یم هدید)ج
)ب( )فلا(
6 )ج(
( لکش 3 یدشت سناکرف رب کریتورکیم فلتخم یاه هیلا یانهپ ریثات) هیلا)ب ،یلصا هیلا)فلا .د
کریتورکیم کون)ج،کیرتکلاوزیپ
( لکش 4 .دشاب یم کریتورکیم دیدشت سناکرف رب فلتخم یاه هیلا لوط ریثات هدنهد ناشن) ( لکش
4 - )فلا لوط ریثات
کریتورکیم یلصا هندب لوط شیازفا لکش نیا هب هجوت اب.دهد یم ناشن دیدشت سناکرف رب ار کریتورکیم یلصا هندب بس یم دیدشت سناکرف شهاک ب ( هطبار رد .دوش
2 یم هدید زین ) هک دوش
سناکرف اب راد ریگ رسکی ریت لوطروذجم
یم هدید لکش رد هچ نآ اب هک دراد سکع هطبار دیدشت ( لکش .دراد تقباطم دوش
4 - )ب شیازفا اب هک دهد یم ناشن
یازفا دیدشت سناکرف یلصا هندب لوط هب کیرتکلاوزیپ هیلا لوط تبسن رواتشگ ندش رتشیب رما نیا لیلد هک دبای یم ش
ورکیم یور رب کیرتکلا وزیپ یشمخ یم کریت
رد .دشاب ( لکش
4 - )ج ورکیم کون لوط شیازفا اب هک دوش یم هدهاشم
( هطبار اب )فلا( تلاح هباشم نآ لیلد هک دبای یم شهاک یکدنا دیدشت سناکرف کریت
؟ .تسا هیجوت لباق )
)ب( )فلا(
7 )ج(
( لکش 4 لوط تبسن)ب ،یلصا هندب لوط)فلا ،کریتورکیم دیدشت سناکرف رب فلتخم یاه هیلا لوط ریثات )
کریتورکیم کون لوط)ج ،یلصا هندب هب وزیپ هیلا
( لکش 5 کرف تیساسح نازیم) یلصا هیلا تماخض لکش نیا قبط.دهد یم ناشن ار نآ داعبا هب کریتورکیم دیدشت سنا
اب 40
% یلصا هندب لوط و کیرتکلاوزیپ هیلا تماخض بیترت هب نآ زا سپ و دراد دیدشت سناکرف رب ار ریثات نیرتشیب
اب 17
% اب یلصا هندب یانهپ،
8
% اب اه رتماراپ ریاس و 1
% یثات دیدشت سناکرف رب .دناراذگ ر
(لکش 5 کریتورکیم داعبا رب دیدشت سناکرف تیساسح)
هجیتن :یریگ
نیا رد ورکیم قیقحت لدم بلتم رازفا مرن زا هدافتسا اب لکنر لدم ساسا رب عیام طیحم رد شعترم کیرتکلاوزیپ کریت
-
یم هبساحم نآ لوا دوم یعیبط سناکرف و هدش یزاس وس یرامآ شور زا هدافتسا اب سپس .دوش
تبسن سناکرف نیا لب
ورکیم داعبا هب یم تیساسح زیلانآ کریت
ورکیم زا هیلا ره داعبا ریثات نازیم و .دوش یسیررب نآ یعیبط سناکرف رب کریت
یم صخشم سناکرف نازیم نیرتشیب نتشاد یارد هنیهب داعبا و هدش هب جیاتن .دوش
ریز حرش هب قیقحت نیا زا هدمآ تسد
یم .دشاب ماخض شیازفا - ورکیم یسرنیا نامم شیازفا بجوم یلصا هیلا ت
نآ یعیبط سناکرف شیازفا هجیتن رد و کریت
یم .دوش
8
ورکیم لوط و انهپ شیازفا - یم یعیبط سناکرف شهاک بجوم کریت
.دوش
یعیبط سناکرف نتفر لااب هجیتن رد و رواتشگ شیازفا بجوم یلصا هیلا هب کیرتکلاوزیپ هیلا تبسن شیازفا - یم دوش
ب رد - ورکیم لوط نآ زا سپ و دراد تماخض ار ریثات نیرتشیب یعیبط سناکرف رب راذگ ریثات یاه رتماراپ نی -
ورکیم لوط هب کیرتکلا وزیپ لوط تبسن و کریت یم اراد ار ریثات نیرتشیب کریت
.دنشاب
عبانم :
[1] Berger, R., Gerber, Ch., Land, H.P. and Gimzewski, J.K. ‘‘Micromechanics: a toolbox for femtoscale science: towards a laboratory on a tip’’, Microelectron. Eng., 35, p. 373 (1997).
[2] Binnig, G., Quate, C.F. and Gerber, Ch. ‘‘Atomic force microscope’’, Phys. Rev. Lett., 56, p. 930 (1986).
[3] Morris, V.J., Kirby, A.R. and Gunning, A.P., Atomic Force Microscopy for Biologists, Imperial College Press, London (1999).
[4] Rugar, D. and Hansma, P.K. ‘‘Atomic force microscopy’’, Phys. Today, 43, p. 23 (1990). Hansma, H.G. and Hansma, P.K. ‘‘Imaging crystals, polymers, and processes in water with the atomic force microscope’’, Science, 243, p. 1586 (1989).
[5] Weisenhorn, A.L., Hansma, P.K., Aibrecht, T.R. and Quate, C.F. ‘‘Forces inatomic force microscopy in air and water’’, Appl. Phys. Lett., 54, p. 2651 (1989).
[6] Saenz, J.J., Garcia, N., Grutter, P., Meyer, E., Heinzelmann, H., Wresendanger, R., Rosenthaler, L., Hidber, H.R. and Guntherodt, H.I. ‘‘Observation of magnetic forces by the atomic force microscope’’, J.
Appl. Phys., 62, p. 4293 (1987).
[7] Martin, Y. and Wickramasinghe, H.K. ‘‘Magnetic imaging by force microscopy with 1000 a resolution’’, Appl. Phys. Lett., 50, p. 1455 (1987).
[8] Saltelli, K., Chan, E., Scott, E.M. (2000). “Sensitivity Analysis”. Wiley, New York.
[9] Korayem H., Ghaderi R. (2014). “Sensitivity Analysis of Nonlinear Vibration of AFM Piezoelectric Microcantilever in Liquid”, International Journal of Mechanics and Materials in Design. Vol.
10(2), pp. 121–131.
[10] Moosapour, M., Hajabasi, M.A., Ehteshami, H. (2012). “Frequency and Sensitivity Analysis of Atomic Force Microscope (AFM) Cantilever Considering Coupled Flexural–Torsional
Vibrations”. Digest Journal of Nanotechnology and Biotechnology Vol. 7(3), pp. 1103–1115.
[11] Korayem, M.H., Zakeri, M., Aslzaeem, M.M. (2011). “Sensitivity Analysis of the Nanoparticles on Substrates Using the Atomic Force Microscope with Rectangular and V-shaped Cantilevers”.
Micro and Nano Letters, Vol. 6(8), pp. 586–591 .
[12] Lee, H.W., Chang, W.J. (2011). “Sensitivity of V-shaped Atomic Force Microscope Cantilevers Based on a Modified Couple Stress Theory”. Microelectronics Engineering, Vol. 88(11), pp.
3214–3218.
