Wyniki 1-10 spośród 12 dla zapytania: authorDesc:"PAWEŁ ZAWIERUCHA"

Uniwersalny sterownik na bazie mikrokontrolera ATmega128 dla mikroskopii bliskich oddziaływań


  Od czasu skonstruowania mikroskopu skaningowego przez G. Binninga i M. Rohrera, zaobserwowano duży postęp w metrologii mikro- i nanostruktur [1]. Możemy dziś obserwować obiekty o skrajnie małych rozmiarach geometrycznych m.in. za pomocą technik bliskiego pola, wykorzystujących różne zjawiska fizyczne. Postęp zainicjował skonstruowanie mikroskopu sił atomowych, który pozwolił na badanie materiałów nieprzewodzących elektrycznie [2]. W ten sposób mikroskop tunelowy wraz z mikroskopem sił atomowych, które stanowią zasadniczy trzon mikroskopii bliskich oddziaływań, znalazły zastosowanie w badaniach chemicznych, biologicznych, a także w zakresie inżynierii materiałowej w skali mikro-, jak i nano. Tak szybki rozwój wspomnianych technik spowodował coraz to większe zapotrzebowanie na nowe konstrukcje systemów kontrolno-pomiarowych przeznaczonych do badań mikro- i nanostruktur. We współczesnych systemach, konstruowanych samodzielnie w laboratoriach badawczych, jednym z najważniejszych problemów konstrukcyjnych do rozwiązania, jest użycie odpowiedniego systemu komunikacji i sterowania poszczególnymi komponentami całego systemu, którym może być mikroskop bliskich oddziaływań. Współcześnie obserwujemy znaczny wzrost mocy obliczeniowej nie tylko procesorów, ale również różnych klas mikrokontrolerów czy procesorów sygnałowych, któremu towarzyszy spadek ceny i wzrost funkcjonalności. Tematem pracy jest budowa urządzenia kontrolno-pomiarowego, które swoją uniwersalnością i stosunkowo niskim kosztem, mogłoby zastąpić w pewnych zastosowaniach poprzedni, odpowiednio droższy, system bazujący na procesorze sygnałowym TigerSharc firmy Analog Devices [2]. Do realizacji projektu wybrano ośmiobitowy mikrokontroler jednoukładowy ATmega128, firmy Atmel [3] oraz układ logiki programowalnej XC75144XL, której producentem jest Xilinx [4]. K[...]

Calibration of atomic force microscope

Czytaj za darmo! »

Atomic force microscopy (AFM) is a common method for topographical imaging as well as for measuring electric (e.g. current-voltage characteristics between a probe and a sample [1], local conductance image [2]), elastic (e.g. force-distance interactions between a tip and a substrate [3], direct molecular interactions between organic monolayers terminated in different functional groups [4] or [...]

Skalowanie optycznego czujnika sił tarcia mikroskopu sił atomowych

Czytaj za darmo! »

Mikroskopia sił atomowych umożliwia wysokorozdzielcze obrazowanie powierzchni za pomocą zbliżanego do powierzchni mikroostrza. W ten sposób można uzyskiwać informacje o mechanicznych, elektrycznych, termicznych i optycznych właściwościach powierzchni. Wadą tej wysokoczułej techniki jest jednak jakościowy charakter uzyskiwanych danych - ilościowa analiza uzyskiwanych wyników wymaga najczęście[...]

Uniwersalny mikroprocesorowy miernik impedancji elektrycznej

Czytaj za darmo! »

W artykule przedstawiona została zasada działania oraz konstrukcja mikroprocesorowego miernika impedancji charakteryzującego się szerokim zakresem mierzonej impedancji od 1 kΩ do 10 MΩ oraz stosunkowo szerokim pasmem pomiarowym od 1 kHz do 100 kHz. Zwarta budowa, niewielkie rozmiary oraz niska cena prezentowanego urządzenia sprawiają, że w mniej precyzyjnych pomiarach stanowi alternatywę dla drogich, komercyjnych rozwiązań tego typu. Abstract. In this article theory of operation and design of a microprocessor electrical impedance measurement device is presented. It features broad input impedance range from 1 kΩ to 10 MΩ and relatively wide measurement bandwidth from 1 kHz to 100 kHz. Compact design, small dimensions and low price are its advantages and make an alt[...]

Wzmacniacz fazoczuły typu lock-in do zastosowań w mikroskopii bliskich oddziaływań


  Do pomiaru właściwości geometrycznych oraz właściwości fizycznych powierzchni w skali pojedynczych nanometrów wykorzystuje się wysokorozdzielczą mikroskopię bliskich oddziaływań. W technice tej, aby mierzyć właściwości powierzchni w trybie bezkontaktowym NC AFM (ang. NonContact Atomic Force Microscopy), tzn. w trybie, w którym sonda nie naciska statycznie na próbkę, a drga rezonansowo nad powierzchnią. Siły wzajemnych oddziaływań sonda-próbka powodują zmianę drgań rezonansowych. W ogólnym przypadku zmianie ulega amplituda, częstotliwość rezonansowa oraz faza. Zmiana amplitudy niesie informacje o wartości siły oddziaływań, natomiast pomiary zmian fazy pozwalają charakteryzować powierzchnię pod względem różnic materiałowych. Zmiana częstotliwości rezonansowej pozwala na jakości[...]

Ośmiokanałowy system do pomiarów matryc bioczujników


  Historia pomiarów bioczujnikowych rozpoczęła się w 1962 r., kiedy L. C. Clark i C. Lyons zbudowali urządzenie z jonoselektywną elektrodę tlenową z osadzonym enzymem w roli detektora glukozy [1]. Biosensorem nazywane jest zatem urządzenie, którego element biologiczny oddziałuje z substancją oznaczaną, a efekt tego przetwarzania przekształcany jest na sygnał elektryczny. Jako receptor biologiczny zastosowane mogą być enzymy, przeciwciała, żywe mikroorganizmy, tkanki roślinne lub zwierzęce [2]. Zastosowanie materiału biologicznego jako warstwy detekcyjnej (nazywanej również warstwą receptorową) wynika z jej dużej czułości w oddziaływaniu z określonym związkiem chemicznym lub czynnikiem biologicznym.Widealnym przypadku warstwa receptorowa powinna uczynić biosensor selektywnie czuł[...]

Mikroprocesorowy moduł do akwizycji danych z wykorzystaniem systemu czasu rzeczywistego


  Z wyłączeniem procesorów wielordzeniowych, każdy program wykonywany jest w sposób liniowy, czyli procesor może w danym momencie przetwarzać zestaw instrukcji odpowiedzialny tylko za jedno zadanie. Przejście do innego zadania może nastąpić przez instrukcję skoku lub przerwanie. W mikrokontrolerach najczęściej stosuje się pętlę główną wykonującą po kolei zaplanowane zadania. Wadą takiego rozwiązania jest konieczność częstego sprawdzania, czy odebrano nowe dane, co komplikuje kod programu, a także nie zapewnia, że zmiana wykonywanego zadania nastąpi w natychmiastowy sposób. Rozwiązaniem są systemy operacyjne czasu rzeczywistego, w których występuje przydział czasu na wykonanie zadania, a także podział zadań według priorytetów, co gwarantuje, że czas odpowiedzi systemu jest ograni[...]

32 - kanałowy cyfrowy regulator PID na bazie układu FPGA do zastosowań w mikroskopii sił atomowych


  Skaningowa mikroskopia sił atomowych to nowoczesna metoda badań powierzchni. Umożliwia m.in. pomiar topografii powierzchni na poziomie ułamków nanometrów. Ograniczeniem wielu przemysłowych zastosowań tej metody jest jednak stosunkowo małe pola skanowania, które wynosi zwykle 100 na 100 μm. Rozwiązaniem problemu może być zastosowanie do pomiarów powierzchni zamiast pojedynczej sondy matrycy belek [1]. Umożliwi to proporcjonalne skrócenie czasu pomiaru w przeliczeniu na zmierzoną powierzchnię. Zwiększenie liczby mikrobelek zastosowanych do pomiaru wiąże się jednak z proporcjonalnym rozbudowaniem systemu pomiarowego. Tor pomiarowy mikroskopu sił atomowych (ang. Atomic Force Microscope) dla pojedynczej sondy pomiarowej przedstawiono na rys. 1. W przypadku zastosowania matryc[...]

Analiza szumów w mikro-mechanicznych czujnikach rezonansowych

Czytaj za darmo! »

Mikromechaniczne czujniki rezonansowe są stosowane do pomiaru małej siły, masy i lepkości. Po odpowiedniej funkcjonalizacji powierzchni mogą być wykorzystywane jako czujniki biochemiczne do detekcji oddziaływań molekularnych. Występujący w tych układach szum jest najważniejszym czynnikiem ograniczającym czułość na zmiany mierzonej wielkości i rozdzielczość pomiaru. Szczególne znaczenie ma szum mechanicznych drgań termicznych, który może pełnić również istotną rolę w procesie pomiaru właściwości mechanicznych układu. W pracy przedstawiono modele matematyczne wybranych szumów występujących w układach rezonansowych, zwracając szczególną uwagę na szum termicznych drgań mechanicznych. Zaprezentowano układ pomiarowy do badania szumów mikrobelek sprężystych z piezorezystywnym detektorem ugięcia. Układ ten wykorzystano do pomiaru mechanicznych właściwości drgań termicznych mikrobelki wykonanej w Instytucie Technologii Elektronowej w Warszawie. Abstract. Micromechanical resonant sensors are widely applied to measurements of low forces, masses and viscosity. After surface functionalization they might be used as biochemical sensors for intermolecular force detection. The noise existing in those devices is the main factor limiting the device sensitivity and the measurement resolution. Furthermore, the analysis of mechanical thermal noise of the microcantilever can play main role in a calibration process of sensor mechanical properties. In the paper the mathematical models for 1/f noise, Johnson-Nyquist noise and thermal oscillations noise in frequency domain are presented. The special attention is paid on mechanical thermal noise and its connections with mechanical properties of the system. It is shown that only thermal noise analysis is able to determine system spring constant and that the methods based on the system transmittance analysis fail due to inseparability of the system effective mass and the system spring constant or due to the lack of calib[...]

Mikrodźwignia sprężysta jako czujnik biochemiczny


  W leczeniu pacjentów ze stanami septycznymi, kluczową rolę odgrywa szybka i niezawodna identyfikacja bakterii odpowiedzialnej za zakażenie. Obecne metody i aparatura wymagają często wielogodzinnej lub kilkudniowej kultywacji kultur bakterii, zastosowania znaczników fluorescencyjnych i wizualnej oceny preparatu przez wykwalifikowanego pracownika. Nową jakość w dziedzinie diagnostyki biochemicznej stanowią czujniki mikromechaniczne, działające na zasadzie ruchu lub deformacji części czujnika pod wpływem zachodzących na jego powierzchni oddziaływań odpowiednich biomolekuł [1, 2]. W opisywanych rozwiązaniach funkcję przetwornika i wzmacniacza oddziaływań pełni mikrodźwignia sprężysta lub inny element mikromechaniczny, a funkcję warstwy receptorowej osadzona na jego powierzchni samoorganizująca się warstwa molekularna [3] SAM (ang. Self-Assembled Monolayer) z odpowiednimi grupami terminalnymi, oddziaływującymi specyficznie z szukaną substancją. Pod wpływem zmiany masy związanej na powierzchni mikrodźwigni, zmienia się jej częstotliwość rezonansowa drgań własnych. Ponadto, pod wpływem zmiany rozkładu naprężeń powierzchniowych po obu stronach mikrodźwigni dochodzi do jej statycznego ugięcia. Między oboma zjawiskami zachodzi naturalne sprzężenie, zmiana związanej masy powoduje nieznaczne statyczne ugięcie czujnika znajdującego się w polu grawitacyjnym, a indukowane naprężenia powierzchniowe powodują zmianę stałej sprężystości, a co za tym idzie, zmianę częstotliwości rezonansowej (rys. 1). Obecnie rozwijane rozwiązania aparaturowe umożliwiają detekcję masy rzędu dziesiątków femtogramów [4], a zaawansowane warstwy receptorowe umożliwiają zastosowanie mikrodźwigni do badania składu gazów [5], detekcji śladowych ilości par materiałów wybuchowych [6], badania sekwencji DNA [7], czy testowania działania leków [8]. Prace badawcze nad czujnikami na bazie na mikrodźwigni sprężystych, prowadzone na Wydziale Elektroniki Mikrosystemów i Foto[...]

 Strona 1  Następna strona »