IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
通过原子力显微镜动力学分析提取样品弹性性质
Alternative TitleDetermining the Elastic Properties of the Sample by Dynamic Analysis of Atomic Force Microscope
赵海盛
Thesis Advisor张吟
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline固体力学
Abstract近年来,随着生命科学的迅速发展,原子力显微镜 (Atomic Force Microscope, AFM) 逐渐成为研究生物组织或细胞表面结构及性质的重要工具,且在这方面取得了重大进展。然而,对表面下结构的成像仍是巨大的挑战,而这无论在医学领域还是新能源领域都有巨大的应用前景。另外,对于生物组织或细胞,其弹性性质往往是不均匀的,即随压入深度的增加而变化,准确地提取其变化的弹性性质也是一大挑战。本文工作即在此背景下开展,通过理论分析和数值计算联合展开研究。 理论上建立了薄膜-基底系统在球形压头作用下的力-位移关系,并通过与Hertz接触模型、Dimitriadis的修正关系以及有限元模拟结果相比较,证实了我们所建立关系的准确性。与前人不同的是,我们不仅考虑了薄膜厚度的有限性,而且考虑了基底的可变形性,即此力-位移关系中同时包含薄膜和基底的弹性性质,这为薄膜和基底弹性模量的提取提供了可能。 通过AFM动力学分析提取薄膜和基底的弹性模量。首先建立了AFM微悬臂梁-薄膜-基底系统的动力学方程,然后通过谐波分析得到其弹性模量。 AFM中变截面梁的多谐波分析。对于弹性性质随压入深度而变化的样品,为了提高二阶谐波的灵敏度,本文提出了一种变截面微悬臂梁模型,该模型可以更准确地提取样品弹性性质的非线性项。然后建立了AFM微悬臂梁与样品相互作用的动力学方程,最终得到AFM动态响应与样品弹性常数之间的关系。如果已知AFM动态响应,便可通过此关系反推样品的弹性性质。
Call Number31121
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/48960
Collection非线性力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
赵海盛. 通过原子力显微镜动力学分析提取样品弹性性质[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2014.
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