یکی از مقادیر خروجی اعمال تبدیلات موجک تقریب سیگنال اصلی است، که نمایش جامعی از داده ­ها را به ما می­دهد.  البته، این موضوع منوط به استفاده­ی صحیح از مرحله تجزیه و مرتبه تقریب آن دارد. این روند را برای تصاویر SEM لایه ­های نازک تهیه شده از نانوذرات مگهمایت در دماهای 400،  500 و 600 انجام دادیم. سپس با اعمال تبدیل موجک به عنوان ابزار سنجش و ضرایب آن به عنوان پارامتر­های مقیاس داده ­های تصاویر را با بهره گرفتن از نرم افزار متلب  بدست آوردیم.

داده ­ها شامل جزئیات مرتبه اول، دوم، سوم و همچنین شامل تقریب از پروفایل نماینده است. آنچه که تحلیل اولیه داده ­ها نشان می­دهد آن است که با افزایش دما می­بایست اندازه ذرات بزرگتر شده باشد و یا بهتر است بگوییم جزئیات تصویر افزایش یافته است که این افزایش جزئیات بیانگر افزایش لبه­ ها و نهایتا افزایش لبه­ ها بیانگر عبور از مرز یک ذره است. یعنی، تصاویر مربوط به دماهای  600 و 400 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین جزئیات سیگنال است. با توجه به اینکه نمونه 400 در نمودار رادار نزدیکترین فاصله از مرکز رادار را دارد دارای کمترین جزئیات سیگنال است.

فهرست مطالب:

فصل اول : طبقه ­بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملكرد………. 3

مقدمه…………………………… 3

1-1 روش­های میكروسكوپی…………………………….. 4

1-2 روش­های براساس پراش………………………………. 4

1-3 روش­های طیف سنجی…………………………….. 5

1-4 روش­های جداسازی……………………………5

1-5سوزن­ها…………………………… 8

1-6 نحوة بر هم كنش سوزن با سطح…………………………….. 9

1-7 مدهای تماسی…………………………….. 10

1-8 میکروسکوپ گمانه ی روبشی SPM………………………………

1-8-1 میکروسکوپ­های پروبی- روبشی…………………………….. 11

1-8-2 میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)……………………………13

1-8-3 میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) ……………………………14

1-8-4 میکروسکوپ روبشی جریان تونلی…………………………….. 18

1-8-5 میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ……………………………18

1-8-6 میکروسکوپ نیروی مغناطیسی(MFM)…………………………… 22

1-8-7 میكروسكوپ روبشی تونلی (STM)…………………………… 22

فصل دوم : لایه­نشانی…………………………….. 26

مقدمه……………………………. 27

2-1 تعریف لایه­ نشانی…………………………….. 28

2-2 تاریخچه لایه­ های نازک……………………………… 28

2-3 تقسیم بندی لایه ­ها از نظر ضخامت……………………………… 29

2-4 تقسیم بندی لایه­ ها بر اساس رسانایی…………………………….. 30

2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایه­ های نازک……………………………… 30

2-6 فرایندهای لایه ­نشانی……………………………. 31

2-6-1  فرایند تبخیر فیزیکی…………………………….. 31

2-6-2 روش پراکنشی (کند و پاش)…………………………… 32

2-6-3 تبخیر با باریکه الکترونی(E.Beam) ……………………………33

فصل سوم : تبدیل فوریه ، تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه و تبدیل موجک…………… 35

 

 

مقدمه……………………………. 36

3-1 تبدیل فوریه و تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه (پنجره)…………………………… 37

3-2 تبدیل موجک………………………………. 40

3-3 مقیاس گذاری…………………………….. 43

3-4  انتقال…………………………….. 43

3-2-1 تبدیل موجک پیوسته CWT…………………………….

3-2-2 تبدیل موجک گسسته DWT…………………………….

فصل چهارم : بحث و نتایج…………………………….. 49

مقدمه……………………………. 50

4-1 مواد و روش ساخت……………………………… 51

4-1-1 مواد آزمایش………………………………. 51

4-1-2 روش ساخت……………………………… 51

4-2 بكارگیری موجك درتصاویر SEM………………………………

4-2-1 پارامتر مقیاس………………………………. 53

4-2-2 انتخاب تبدیلات موجک………………………………. 54

4-2-3 ویژگی خانواده­ی تبدیلات موجک………………………………. 54

4-2-4 پروفایل نماینده ……………………………54

4-2-5 پردازش تصویر……………………………. 55

4-2-6 تحلیل داده با بهره گرفتن از نمودار…………………………… 59

4-2-7 معرفی نمودارها…………………………… 59

4-2-8 رسم  نمودار داده ­های مربوط به جزئیات……………………………… 59

4-2-9 رسم  نمودار تقریب مرتبه سوم……………………………. 61

منابع…………………………… 64

فصل اول: طبقه ­بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملكرد

مقدمه:

پیشرفت­های اخیر در فناوری نانو مربوط به توانایی­های جدید در زمینه اندازه ­گیری و كنترل ساختارهای منفرد در مقیاس نانو می­باشد.

در علوم مختلف مهندسی، موضوع اندازه ­گیری و تعیین مشخصات از اهمیت كلیدی برخوردار است به طوری كه ویژگی­های فیزیكی و شیمیایی مواد، به مواد اولیه­ی مورد استفاده و همچنین ریزساختار یا ساختار میكروسكوپی به دست آمده از فرایند ساخت بستگی دارد.

به عنوان مثال برای شناسایی مواد ، بدیهی است كه نوع و مقدار ناخالصی­ها، شكل و توزیع اندازه ذرات، ساختار بلورین و مانند آن در ماهیت و مرغوبیت محصول اثر دارند.

در ضمن برای مطالعه ریزساختارها، نیاز بیشتری به ابزارهای شناسایی و آنالیز وجود دارد. در ریزساختار یا ساختار میكروسكوپی مواد، باید نوع فازها، شكل، اندازه، مقدار و توزیع آن­ها را بررسی كرد. در ادامه با توجه به اهمیت دستگاه­ها و روش­های اندازه ­گیری و تعیین مشخصات به طبقه ­بندی این روش­ها پرداخته می­ شود.

1-1- روش های میکروسکوپی

با بهره گرفتن از روش­های میكروسكوپی تصاویری با بزرگنمایی بسیار بالا از ماده بدست می­آید. قدرت تفكیک تصاویر میكروسكوپی با توجه به كمترین قدرت تمركز اشعه محدود می­ شود. به عنوان مثال با بهره گرفتن از میكروسكوپ­های نوری با قدرت تفكیكی در حدود 1 میكرومتر و با بهره گرفتن از میكروسكوپ­های الكترونی، و یونی با قدرت تفكیک بالا در حدود یک آنگسترم قابل دسترسی است. این روش­ها شامل TEM،AFM ،SEM ،STM می­باشد[6،5].

2-1- روش های براساس پراش

پراش یكی از خصوصیات تابش الكترومغناطیسی می­باشد كه باعث می­ شود تابش الكترومغناطیس در حین عبور از یک روزنه و یا لبه منحرف شود. با كاهش ابعاد روزنه به سمت طول موج اشعه الكترومغناطیسی اثرات پراش اشعه بیشتر خواهد شد. با بهره گرفتن از پراش اشعه ایكس، الكترونها و یا نوترونها و اثر برخورد آن­ها با ماده می­توان ابعاد كریستالی مواد را اندازه ­گیری كرد. الكترونها  و نوترونها  نیز خواص موجی دارند كه طول موج آن به انرژی آن­ها بستگی دارد. علاوه بر این هر كدام از این روش­ها خصوصیات متفاوتی دارند. مثلا عمق نفوذ این سه روش در ماده به ترتیب زیر می­باشد. نوترون از اشعه ایكس بیشتر و اشعه ایكس از الكترون بیشتر می­باشد.

3-1- روش های طیف سنجی

استفاده از جذب، نشر و یا پراش امواج الكترومغناطیس توسط اتم­ها و یا مولكول­ها را طیف سنجی گویند. برخورد یک تابش با ماده می ­تواند منجر به تغییر جهت تابش و یا تغییر در سطوح انرژی اتم­ها و یا مولكول­ها شود، انتقال از تراز بالای انرژی به تراز پایینتر، نشر و انتقال از تراز پایین انرژی به تراز بالاتر، جذب نامیده می­ شود. تغییر جهت تابش در اثر برخورد با ماده نیز منجر به پراش تابش می­ شود.

طیف سنجی جرمی:

روش­های طیف سنجی جرمی از تفاوت نسبت جرم به بار اتم­ها و یا مولكول­ها استفاده می­ کنند. عملكرد عمومی یک طیف سنجی جرمی بصورت زیر است:

1 – تولید یون­های گازی

2 – جداسازی یون­ها براساس نسبت جرم به بار

3 – اندازه ­گیری مقدار یون­ها با نسبت جرم به بار ثابت

4-1- روش های جداسازی

در نمونه­هایی كه حاوی چند جز نا شناخته باشد، ابتدا باید از هم جدا شده و سپس اجزا توسط روش­های آنالیز مشخص می­ شود. جداسازی براساس تفاوت در خصوصیات فیزیكی و شیمیایی صورت می­گیرد. به عنوان مثال حالت ماده، چگالی و اندازه از خصوصیات فیزیكی مورد استفاده و حلالیت نقطه جوش و فشار بخار از خواص شیمیایی مورد استفاده در جداسازی می­باشد.

از روش­های شناسایی مواد، تحت عنوان آنالیز ریزساختاری آنالیز سطح و آنالیز حرارتی معرفی شده ­اند. منظور از آنالیز یا شناسایی ریزساختاری، همان شناسایی میكروسكوپی است. در این حالت، شكل، اندازه و توزیع فازها بررسی می­ شود. باید توجه داشت كه در ویژگی­های یک نمونه، نه تنها نوع فازها، بلكه شكل، اندازه و توزیع آن­ها نیز اثر گذار هستند. در اصل، سطح مواد جامد به خاطر ارتباط با محیط اطراف، وضعیت شیمیایی یكسانی با حجم نمونه ندارد. از طرف دیگر در بسیاری از كاربردها، سطح نمونه نقش مهم­تری را بازی می­ کند. به عنوان مثال، در كاتالیزورها یا آسترهای ضد خوردگی، واكنش سطح با عوامل محیطی، تعیین كننده است. نكته قابل توجه دیگر، آن است كه تركیب شیمیایی در سطح با بدنه تفاوت دارد. بنابراین با تعیین آنالیز شیمیایی كل نمونه، نمی­توان در مورد آنالیز سطح قضاوت كرد آنالیز حرارتی در شناسایی فازی عمل می كنند این روش­ها، اطلاعات بسیار مفیدی از رفتار حرارتی مواد در اختیار پژوهشگران می­گذارند. از این رو، نه تنها برای شناسایی آنها، بلكه در طراحی­های مهندسی نیز استفاده می­شوند. و نیز به ویژه در رشته سرامیک كاربرد دارد و اهمیت آن به دلیل ساخت مواد جدید، روز افزون است.

5-1- سوزن ها

بسته به مد مورد استفاده­ی AFM و خاصیت مورد اندازه ­گیری از سوزن­های مختلفی استفاده می­ شود. زمانی كه فرایند اندازه ­گیری مستلزم وارد كردن نیروهایی فوق العاده زیاد از جانب سوزن به سطح باشد از سوزن­های الماسی استفاده می­ شود. همچنین سوزن­های با روكش­های الماس گونه برای این منظور مورد استفاده قرار می­گیرند. به عنوان مثال در ایجاد نانو خراش­ها با نیروهایی به بزرگی N سرو كار داریم  (این در حالیست كه در مد تماسی نیروی وارد بر سطح N می­باشد) و باید از این نوع سوزن­ها استفاده كنیم. پارامترهای هندسی سوزن كه نوع كارایی سوزن و میزان دقت نتایج بدست آمده را تعیین می­ کنند عبارتند از شكل، بلندی، نازكی (زاویه راس هرم فرضی منطبق بر نواحی نوك)، تیز ی (شعاع دایره فرضی منطبق بر نوك).