レーザー冷却による非接触原子間力顕微鏡の熱揺らぎノイズの改善と超高感度化

激光冷却改善非接触原子力显微镜热波动噪声和超高灵敏度

基本信息

批准号：
21656013
负责人：
阿部真之
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

1.フィードバック冷却を用いたカンチレバーの熱励振の低減フィードバック冷却を用いてカンチレバーの1次共振モードに擬似的なdampingをおこし、熱励振を低減させた。さらに、2次共振モードとの間のカップリングを検証した。カンチレバーの1次共振モードのみにdampingを行うためには、2次共振モードの共振周波数においてカンチレバーに影響を及ぼさないフィードバック系を構成する必要がある。予備実験を行うことにより、従来のフィードバック冷却の手法では、2次共振モードが発振することがあることが判明した。そこで、カンチレバーの運動方程式および回路の伝達関数を用いてシミュレーションを行い、各種フィルタを組み込む、微分回路の構成を適正化するなどして、2次共振モードに影響しないフィードバック系を作成した。フィードバック内のゲインを調整することによって、1次共振モードの熱振動スペクトルがフロアノイズレベル近くまで減少することに成功した。この時、2次共振モードの熱振動スペクトルを同時に観察し、ゲインによる変化がないことを確認したS。これにより、1次共振モードと2次共振モードとの間にカップリングが存在しないことを証明することができた。2.変位検出計の高感度化に関する検討変位検出計の感度を向上させるには、カンチレバーとファイバー間のキャビティだけでなく、光検出系の最適化を行う必要がある。昨年度は、変位検出用レーザーおよびアンプを改良し、30fm/(Hz)^0.5の感度でカンチレバーの変位を検出できることが可能となった。今年度は、光ファイバー端面に金コートを蒸着することで、さらに変位検出系の改良をおこない、15fm/(Hz)^0.5を達成した。

1。使用反馈冷却冷却使用反馈冷却来减少悬臂的热激发，以使模拟阻尼到悬臂的主要共振模式中，以减少热激发。此外，验证了二阶共振模式之间的耦合。为了仅在悬臂的主要共振模式下进行阻尼，有必要构建一个反馈系统，该反馈系统不会在次级共振模式的共振频率下不影响悬臂。已经进行了初步实验，并且已经发现，在常规的反馈冷却技术中，二阶共振模式可能会振荡。因此，使用悬臂的运动方程和电路的传递函数进行模拟，并通过合并各种过滤器并优化差分电路的构建，我们创建了一个反馈系统，该反馈系统不会影响二阶谐振模式。通过调整反馈中的增益，将主要共振模式的热振动光谱成功降低至接近地板噪声水平。目前，同时观察到二阶共振模式的热振动光谱，并确认由于增益而没有变化。这证明了主要和次要共振模式之间没有耦合。 2。研究位移探测器的高灵敏度以提高位移探测器的灵敏度，不仅有必要优化悬臂和纤维之间的腔体，还要优化光电探测器系统。去年，我们改善了激光和放大器以进行位移检测，从而可以检测以30fm/（hz）^0.5的灵敏度来检测悬臂的位移。今年，通过在光纤的末端沉积金涂层，我们进一步改善了位移检测系统，达到15fm/（hz）^0.5。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

力学的原子操作による原子埋め込み文字の室温組立

通过机械原子操纵进行原子嵌入字符的室温组装

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
機能材料 Vol. 29
影响因子：
0
作者：
Y. Sugimoto;T. Namikawa;M. Abe;S. Morita;Sascha Sadewasser;Oscar Custance;Daisuke Sawada;Daisuke Sawada;森田清三;阿部真之;森田清三
通讯作者：
森田清三

半導体表面におけるAFM/STM同時測定

半导体表面上的同步 AFM/STM 测量