انتخاب صفحه

فهرست مطالب

فصل اول : طبقه­بندی روش­های تعیین مشخصات مواد براساس نحوه عملکرد

پیشرفت­های اخیر در فناوری نانو مربوط به توانایی­های جدید در زمینه اندازه­گیری و کنترل ساختارهای منفرد در مقیاس نانو می­باشد.در علوم مختلف مهندسی، موضوع اندازه­گیری و تعیین مشخصات از اهمیت کلیدی برخوردار است به طوری که ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی مواد، به مواد اولیه­ی مورد استفاده و همچنین ریزساختار یا ساختار میکروسکوپی به دست آمده از فرایند ساخت بستگی دارد.به عنوان مثال برای شناسایی مواد ، بدیهی است که نوع و مقدار ناخالصی­ها، شکل 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 میکروسکوپی مواد، باید نوع فازها، شکل، اندازه، مقدار و توزیع آن­ها را بررسی کرد. در ادامه با توجه به اهمیت دستگاه­ها و روش­های اندازه­گیری و تعیین مشخصات به طبقه­بندی این روش­ها پرداخته می­شود.

1-1 روش­های میکروسکوپی

با استفاده از روش­های میکروسکوپی تصاویری با بزرگنمایی بسیار بالا از ماده بدست می­آید. قدرت تفکیک تصاویر میکروسکوپی با توجه به کمترین قدرت تمرکز اشعه محدود می­شود. به عنوان مثال با استفاده از میکروسکوپ­های نوری با قدرت تفکیکی در حدود 1 میکرومتر و با استفاده از میکروسکوپ­های الکترونی، و یونی با قدرت تفکیک بالا در حدود یک آنگسترم قابل دسترسی است. این روش­ها شامل [1]TEM،[2]AFM ،[3]SEM ،[4]STM می­باشد[6،5].

1-2 روش­های براساس پراش

پراش یکی از خصوصیات تابش الکترومغناطیسی می­باشد که باعث می­شود تابش الکترومغناطیس در حین عبور از یک روزنه و یا لبه منحرف شود. با کاهش ابعاد روزنه به سمت طول موج اشعه الکترومغناطیسی اثرات پراش اشعه بیشتر خواهد شد. با استفاده از پراش اشعه ایکس، الکترونها و یا نوترونها و اثر برخورد آن­ها با ماده می­توان ابعاد کریستالی مواد را اندازه­گیری کرد. الکترونها  و نوترونها  نیز خواص موجی دارند که طول موج آن به انرژی آن­ها بستگی دارد. علاوه بر این هر کدام از این روش­ها خصوصیات متفاوتی دارند. مثلا عمق نفوذ این سه روش در ماده به ترتیب زیر می­باشد. نوترون از اشعه ایکس بیشتر و اشعه ایکس از الکترون بیشتر می­باشد.

1-3 روش­های طیف سنجی

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

طیف سنجی جرمی

روش­های طیف سنجی جرمی از تفاوت نسبت جرم به بار اتم­ها و یا مولکول­ها استفاده می­کنند. عملکرد عمومی یک طیف سنجی جرمی بصورت زیر است:

1 – تولید یون­های گازی

2 – جداسازی یون­ها براساس نسبت جرم به بار

3 – اندازه­گیری مقدار یون­ها با نسبت جرم به بار ثابت

1-4 روش­های جداسازی

در نمونه­هایی که حاوی چند جز نا شناخته باشد، ابتدا باید از هم جدا شده و سپس اجزا توسط روش­های آنالیز مشخص می­شود. جداسازی براساس تفاوت در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی صورت می­گیرد. به عنوان مثال حالت ماده، چگالی و اندازه از خصوصیات فیزیکی 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 شده­اند. منظور از آنالیز یا شناسایی ریزساختاری، همان شناسایی میکروسکوپی است. در این حالت، شکل، اندازه و توزیع فازها بررسی می­شود. باید توجه داشت که در ویژگی­های یک نمونه، نه تنها نوع فازها، بلکه شکل، اندازه و توزیع آن­ها نیز اثر گذار هستند. در اصل، سطح مواد جامد به خاطر ارتباط با محیط اطراف، وضعیت شیمیایی یکسانی با حجم نمونه ندارد. از طرف دیگر در بسیاری از کاربردها، سطح نمونه نقش مهم­تری را بازی می­کند. به عنوان مثال، در کاتالیزورها یا آسترهای ضد خوردگی، واکنش سطح با عوامل محیطی، تعیین کننده است. نکته قابل توجه دیگر، آن است که ترکیب شیمیایی در سطح با بدنه تفاوت دارد. بنابراین با تعیین آنالیز شیمیایی کل نمونه، نمی­توان در مورد آنالیز سطح قضاوت کرد آنالیز حرارتی در شناسایی فازی عمل می کنند این روش­ها، اطلاعات بسیار مفیدی از رفتار حرارتی مواد در اختیار پژوهشگران می­گذارند. از این رو، نه تنها برای شناسایی آنها، بلکه در طراحی­های مهندسی نیز استفاده می­شوند. و نیز به ویژه در رشته سرامیک کاربرد دارد و اهمیت آن به دلیل ساخت مواد جدید، روز افزون است.

1- 5 سوزن­ها

بسته به مد مورد استفاده­ی AFM و خاصیت مورد اندازه­گیری از سوزن­های مختلفی استفاده می­شود. زمانی که فرایند اندازه­گیری مستلزم وارد کردن نیروهایی فوق العاده زیاد از جانب سوزن به سطح باشد از سوزن­های الماسی استفاده می­شود. همچنین سوزن­های با روکش­های الماس گونه برای این منظور مورد استفاده قرار می­گیرند. به عنوان مثال در ایجاد نانو خراش­ها با نیروهایی به بزرگی N سرو کار داریم  (این در حالیست که در مد تماسی نیروی وارد بر سطح N می­باشد) و باید از این نوع سوزن­ها استفاده کنیم. پارامترهای هندسی سوزن که نوع کارایی سوزن و میزان دقت نتایج بدست آمده را تعیین می­کنند عبارتند از شکل، بلندی، نازکی (زاویه راس هرم فرضی منطبق بر نواحی نوک)، تیز ی (شعاع دایره فرضی منطبق بر نوک).

انواع شکل¬های سوزن شامل نوک تخت، نوک کروی، نوک T شکل  و نوک تیز

انواع شکل¬های سوزن شامل نوک تخت، نوک کروی، نوک T شکل و نوک تیز

مقدمه………………………………………………………………………………. 3

1-1 روش­های میکروسکوپی……………………………………………………… 4

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

1-3 روش­های طیف سنجی………………………………………………………… 5

1-4 روش­های جداسازی…………………………………………………………… 5

1-5سوزن­ها………………………………………………………………………….. 8

1-6 نحوه بر هم کنش سوزن با سطح…………………………………………. 9

1-7 مدهای تماسی…………………………………………………………….. 10

1-8 میکروسکوپ گمانه ی روبشی SPM…ا…………………………………… 11

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 میکروسکوپ روبشی تونلی (STM) ……………………………….: 22

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم : لایه­نشانی

فن­آوری لایه­های نازک، دارای قدمتی چند هزار ساله است و امروزه نیز یکی از مهم­ترین و پیچیده­ترین شاخه­های علمی و فنی جهان را به خود اختصاص داده است. در هزاران سال پیش برای تولید ورقه­های نازک طلا در ساخت زیورآلات و تزئین مجسمه­ها از این فن آوری استفاده می­کردند. همچنین در گذشته­های دور بر روی قطعات مسی لایه­نشانی جیوه مرسوم بوده است. اما امروزه نانو ذرات به دلیل خواص ویژه و همچنین کاربردهای تکنولوژیکی فراوانی که دارند مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته­اند به طوری که بخش عظیمی از پیشرفت در زندگی مدرن امروزی، مدیون توسعه­ی صنعت لایه­نشانی می­باشد. مهمتر از همه نانوذرات فلزی به دلیل خواص اپتیکی، الکترونیکی و کاتالیزوری ویژه­ای که دارند، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله صنایع نظامی، صنایع تغذیه، صنایع تزئینی، ارتباطات و الکترونیک به خود اختصاص داده­اند[11].

بطور کلی خواص فیزیکی و مورفولوژی مواد به ویژه فلزات، در حالت نانو تفاوت بسیاری با خواص آن در حالت کُپه­ای دارد و همچنین باز پخت لایه­ها در دماهای مختلف باعث تغییراتی در این خواص می­شود.برای ایجاد نانو و لایه­نشانی معمولاً از دو نوع فرایند، یعنی لایه­نشانی فرایند فیزیکی و لایه­نشانی فرایند شیمیایی استفاده می­شود که هر یک از این فرایندها به روش­های مختلفی انجام می­شود در اینجا به تعدادی از این روش­ها اشاره می­شود.

2-1تعریف لایه­نشانی

لایه­نشانی را می­توان به شکل­های زیر تعریف کرد:

الف) کنترل اتم­ها از منبع تا سطح زیر لایه را لایه­نشانی می­گویند.

ب) وقتی ماده را از حالت کپه­ای بصورت اتم­ها یا مولکول­ها  یا یون­های مجزا در آوریم و با کنترل فاز بر روی سطح زیر لایه بنشانیم، پوششی ایجاد می­شود که به آن لایه می­گویند و به این عمل لایه­نشانی گفته می­شود.

2-2 تاریخچه لایه­های نازک

فن آوری لایه­های نازک قدمتی در حدود چهار هزار ساله دارد. از این فن آوری در دوران قدیم در صنایع دستی زرورق سازی و ساختن لایه­های نازک طلا استفاده می­شد. طلا بعلت انعطاف پذیری، نرمی بسیار، چکش خواری، امکان ساخت ورقه­های فوق العاده نازک و زیبا از آن و همچنین مقاوم بودن در مقابل خوردگی شیمیایی مورد استفاده قرار می­گرفت.مصریان، نخستین مردمانی بودند که ورقه­های نازک طلا را در مجسمه سازی، ساختن تاج های پادشاهی، صندوق، تابوت و کتاب­های خطی به کار می­بردند. ضخامت ورقه­های نازک طلا که در آثار باستانی بدست آمده حدود 3/0 میکرون می­باشد. در گذشته­های دور لایه­نشانی جیوه بر روی قطعه­های مسی با حرارت انجام می­شده که تا قرن نوزدهم نیز بسیار معمول بود. این کار همواره با خطر مسمومیت و حتی مرگ بر اثر استشمام زیاد بخار جیوه همراه بود. ولی امروزه روش­های دیگری مانند آبکاری شیمیایی جای آن را

گرفته است. امروزه زرورق با استفاده از غلطک به ضخامت 1/0 میکرون و حتی05/0 میکرون توسط زرورق سازان ساخته می­شود و برای تزئین ساختارهای گوناگون استفاده می­شود. در این روش ذرات ریز طلا در محلول آمیخته می­شود و مانند رنگ بر روی وسایل شیشه­ای و چینی برای ترسیم نقاشی مورد استفاده قرار می­گردد که بعد از ترسیم در کوره پخته می­شود تا رنگ طلا تثبیت گردد.همچنین از محلول مناسب طلا که نیاز به پخت نداشته باشد در نوشتن کتاب­های مقدس استفاده می­شود. اولین لایه­های نازک مدرن امروزی در سال 1838 میلادی به روش الکترولیز به دست آمده است. بونسن[1] وگروو[2]توانستند لایه­های نازک فلزی را به ترتیب با روش واکنش شیمیایی و پراکنش تخلیه­ی نورانی[3]بدست آورند.فارادی در سال 1857 توانست با استفاده از تبخیر حرارتی[4] از سیمی که از آن جریان زیادی عبور می­کرد، لایه­های نازک فلزی بدست آورد. امروزه تکنولوژی ساخت لایه­های نازک بسیار گسترده شده و هم اکنون ساخت لایه­های نازک به سمت فناوری نانو سوق داده می­شود [11،12].

2-3 تقسیم بندی لایه­ها از نظر ضخامت

اصولاً لایه­ها و پوشش­ها از نقطه نظر ضخامت به چهار گروه تقسیم می­شوند که عبارتند از:

1- لایه ضخیم که ضخامت آن در محدوده­ی میلی متر است.

2- لایه نازک که ضخامت آن در محدوده­ی میکرون می­باشد.

3- لایه خیلی نازک که ضخامت آن در محدوده­ی نانومتر است.

4- مونو لایه که ضخامت آن در محدوده­ی1 تا 01/0 آنگستروم است.

2-4 تقسیم بندی لایه­ها براساس رسانایی

بر اساس رسانایی می­توان لایه­ها را به سه دسته عمده تقسیم کرد که عبارتند از:

1- لایه­های رسانا: در این نوع لایه­ها از مواد رسانا به عنوان ماده انباشت استفاده می­شود. لایه­های رسانا دارای هدایت الکتریکی و گرمایی زیاد هستند و همچنین جلا و شفافیّت خاص خود را دارند. از این لایه­ها در ساخت اتصالات الکتریکی، نوارهای نازک در مدارهای مایکروویو و بعضی از قطعات الکتریکی دیگر استفاده می­شود.

2- لایه­های عایق یا دی الکتریک: این مواد در باند هدایت­شان در حالت عادی هیچ الکترونی ندارند و از لحاظ الکتریکی نارسانا هستند و به عنوان عایق جداسازی فلزات از یکدیگر یا فلزات از نیمه رساناها استفاده می­شود.

3- لایه­های نیمه رسانا: از این لایه­ها در ساخت بعضی قطعات الکترونیکی مانند یکسو کننده­های الکتریکی استفاده می­شود.

2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایه­های نازک

عواملی که در کیفیت لایه­های نازک مانند یکنواختی ضخامت لایه، عدم وجود ترک در سطح لایه و خلوص لایه مؤثر هستند عبارتند از:

1- نوع خلاء: با افزایش میزان خلاء، گذار از حالت جامد به بخار در دمای پایین امکان پذیر می­شود و همچنین افزایش میزان خلاء باعث تخلیه­ی دستگاه خلاء شده و خلوص لایه را بیشتر می­کند.

2- سرعت لایه­نشانی: زیاد بودن سرعت لایه­نشانی باعث می­شود که در زمان کم ضخامت زیر لایه به شدت افزایش یابد و کم بودن سرعت لایه­نشانی باعث می­شود که سطح زیر لایه یکنواخت نشود بنابراین با توجه به ضخامت مورد نیاز باید سرعت لایه­نشانی مناسبی را انتخاب کرد.

نمودارشماتیکی اجزاء اصلی یک میکروسکوپ الکترونی روبشی

نمودارشماتیکی اجزاء اصلی یک میکروسکوپ الکترونی روبشی

مقدمه………………………………………………………………………… 27

2-1 تعریف لایه­نشانی……………………………………………………… 28

2-2 تاریخچه لایه­های نازک………………………………………………… 28

2-3 تقسیم بندی لایه­ها از نظر ضخامت………………………………….. 29

2-4 تقسیم بندی لایه­ها بر اساس رسانایی…………………………….. 30

2-5 عوامل مؤثر در کیفیت لایه­های نازک…………………………………. 30

2-6 فرایندهای لایه­نشانی……………………………………………….. 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

وقتی به یک مجموعه از اندازه­گیری­های انجام شده بر روی یک پدیده قابل اندازه­گیری­ شاخص زمان یا مکان داده شود، به یک سری اطلاعاتی خواهیم رسید که می­توان از آن اطلاعات خاصی را استخراج نمود. بکارگیری این روش در علوم مختلف از قبیل؛ فیزیک، شیمی، ژئوماتیک و…. متداول و مورد نیاز می­باشد.

آنچه تحت عنوان اهداف این اندازه­گیری­ها مطرح است، در چهار سؤال زیر خلاصه می­شود:

1- چه مؤلفه­هایی در سری اطلاعاتی بدست آمده موجود است؟

2- یک مؤلفه بخصوص در فضای آرگومان، در کجا رخ می­دهد ؟

3- یک مؤلفه بخصوص در فضای فرکانس، در کجا رخ می­دهد ؟

4- یک فرکانس بخصوص در کدام قسمت از فضای آرگومان رخ می­دهد ؟

پاسخ به سؤال اول و دوم نیازمند دانش اولیه در مورد طبیعت سری اطلاعاتی است. این دانش اولیه منجر به انتخاب توابع پایه مناسب در مولفه فرکانسی سیگنال است.

راه حل سؤال سوم استفاده از تبدیل فوریه بویژه در حالتی که سری اطلاعاتی ماهیت تناوبی داشته باشد است. به عبارت دیگر این روش­ها امکان تعیین مؤلفه­های مشخص در فضای فرکانس را فراهم می­آورند. اما “با استفاده از دو تبدیل فوق امکان تشخیص این که آیا یک فرکانس خاص در قسمتی از سری اطلاعاتی یا در تمامی آن وجود دارد، میسر نمی­باشد.” برای پاسخگویی به سؤال چهارم نیازمند بکارگیری روش­هایی دیگر هستیم. از جمله این روش­ها می­توان  STFT  نام برد.

آنالیزطیفی فوریه و فوریه­ی زمان کوتاه

اکثر سریهای اطلاعاتی که مورد بررسی قرار می­گیرند در فضای آرگومان هستند که همواره بهترین نوع نمایش آن­ها نمی­باشد. به عبارت دیگر در بسیاری از موارد، اطلاعات قابل استفاده­ی زیادی از سیگنال در دامنه فرکانس آن­ها نهفته است. هدف از آنالیز طیفی پیدا کردن فرکانس­های مجهول سیگنال است. آنالیز طیفی را می­توان اولین گام در تجزیه تابع f (x) به جملات مثلثاتی مجزا دانست. حل دقیق این مساله به ندرت امکان پذیر است. از جمله روش­های حل این مساله می­توان به آنالیز هارمونیک، آنالیز طیفی کمترین مربعات و آنالیز طیفی فوریه اشاره کرد[15]. بطور کلی می­توان سریهای اطلاعاتی را به دو بخش تقسیم کرد:

1- سریهای اطلاعاتی ایستا

2- سریهای اطلاعاتی ناایستا

سریهای اطلاعاتی ایستا به سریهایی اطلاق می­شود که فرکانس­های موجود در آن­ها در تمامی نقاط فضای آرگومان رخ می­دهند.سریهای اطلاعاتی ناایستا به سریهایی اطلاق می­شود که فرکانس­های موجود در آن­ها در نقاط مختلف فضای آرگومان رخ می­دهند. در صورتی که هدف از آنالیز یک سری اطلاعاتی تنها آشکارسازی فرکانس­های موجود در آن باشد، روش بکار گرفته شده در آنالیز سریهای اطلاعاتی ایستا و ناایستا می­تواند یکسان باشد. برای این منظور می­توان از تبدیل فوریه استفاده کرد. اما اگر هدف از آنالیز سری اطلاعات آشکارسازی محل بوقوع پیوستن هر فرکانس در فضای آرگومان باشد، تقسیم بندی ارائه شده در مورد سریهای اطلاعاتی از نقطه نظر ایستا یا ناایستا بودن باید مورد توجه قرار گیرد. در سریهای اطلاعاتی ایستا می­توان با استفاده از تبدیل فوریه نیز به جواب دلخواه رسید. “زیرا با استفاده از تبدیل فوریه فرکانس­های موجود در سری اطلاعاتی آشکار می شوند و نیز می دانیم که این فرکانسها در تمامی نقاط فضای آرگومان رخ می­دهند.” اما در بررسی سریهای اطلاعاتی ناایستا پاسخگویی به این سؤال با بکارگیری تبدیل فوریه امکان پذیر نیست. بلکه باید امکان موضعی سازی زمان- فرکانس را فراهم آورند [15،16].یکی از روش­های حل این مساله تبدیل سری اطلاعاتی ناایستا به بخش­های ایستا است. برای این منظور از یک تابع پنجره استفاده می­شود، که با ضرب کردن آن در سری اطلاعاتی، می­توان آن را در فضای آرگومان محدود کرد. اگر از نتیجه این حاصلضرب تبدیل فوریه گرفته شود، می­توان از طیف حاصله به عنوان طیف سری اطلاعاتی در بازه زمانی تعریف شده توسط تابع پنجره تعبیرکرد. از این تبدیل به عنوان تبدیل فویه زمان کوتاه نام برده می­شود.همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، در این تبدیل یک سری اطلاعاتی به بخش­های کوچک تقسیم می­شود و سپس از هر بخش تبدیل فوریه گرفته می­شود.

شکل 3-1 روند تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه[18].

برای رسیدن به تقسیم بندی زمانی مناسب از یک پنجره کوچک استفاده کرد و برای اندازه­گیری دقیق یک فرکانس باید از یک پنجره به اندازه کافی بزرگ استفاده کرد. بنابراین یک رابطه عکس بین دقت زمانی و دقت فرکانسی وجود دارد.

تبدیل فوریه اجازه می­دهد تا برای تجزیه و تحلیل دقیق از اجزای (مولفه) هارمونیک مقطع عرضی یا (برش عمودی) سطح استفاده شود. و در تفکیک تریس لرزه­ای به امواج سینوسی یا کسینوسی تشکیل دهنده آن بسیار موثر عمل می­کند ولی متاسفانه پس از این تفکیک اطلاعات زمانی از بین می­رود. بدین معنی که وقتی به تبدیل فوریه­ی یک سیگنال نگاه شود غیر ممکن است که بتوان گفت این مولفه­ها در چه زمانی روی سیگنال مورد نظر قرار دارند. چون تریس­های لرزه­ای ناپایا هستند، به عبارت دیگر خواص بسامدی و فازی آن­ها متغیر با زمان است، بنابراین نمی­توان از تبدیل فوریه برای تشخیص این خواص استفاده کرد. [21].حال این سوال مطرح می­شود که آیا می­توان برای رفع این مشکل سیگنال ناپایا را در بخش­های کوچکتری به عنوان سیگنال­های پایا فرض کرد یا به چند سیگنال پایا تقسیم نمود؟ جواب مثبت است ، نوعی تبدیل فوریه وجود دارد که روی قسمتی از یک سیگنال (در زمان) به کار می­رود ، این روش به ” پنجره کردن سیگنال ” معروف است سیگنال ورودی را در دو بعد زمان و بسامد می­دهد و نیز اطلاعاتی در مورد اینکه در چه زمانی کدام بسامدها ثبت شده­اند را می­دهد. اصطلاح ” تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه ” تفاوتی با تبدیل فوریه­ی معمولی دارد که طول پنجره در تبدیل فوریه برابر با طول سیگنال است ولی در تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه، طول پنجره دارای ابعاد محدودی است، و فقط بخشی از سیگنال که در داخل. پنجره قرار دارد تبدیل فوریه گرفته می­شود از نظر ریاضی، تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه را می­توان بصورت زیر نشان داد:

که در آن :

سیگنال اصلی  :   (t) x

t– t) w¢تابع پنجره :  (

مزدوج مختلط: *

مقدار جابجایی پنجره در هر قدم است : ́t

این معادله چیزی نیست جز تبدیل فوریه­ی سیگنال که در تبدیل فوریه­ی تابع پنجره ضرب شده است هنگام اجرای تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه طول پنجره­ی زمانی انتخاب شده برای تمام طول سیگنال یکسان است. تفکیک زمان – بسامد در کل طول زمانی سیگنال تغییر نکرده است (شکل 3-2)، و این ضعف اصلی تبدیل فوریه­ی زمان کوتاه است (“یعنی چگونگی انتخاب عرض تابع پنجره”) است[71،21].

تصویر یک نوع میکروسکوپ نیروی اتمی

تصویر یک نوع میکروسکوپ نیروی اتمی

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.او……………………………………. 44

3-2-2 تبدیل موجک گسسته DWT.ا……………………………………. 47

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل چهارم : بحث و نتایج.

تصاویری که توسط میکروسکوپ­های گمانه روبشی (SPM) از یک سطح (مثلاً، سطح یک لایه نازک) گرفته می شوند، اغلب دارای یک نمایه غیراقلیدوسی، که معرف یک ساختار بسیار راندوم است، هستند.  در چند دهه اخیر پیشرفت­های مهمی در زمینه فهم و توسعه مدل­های فیزیکی بدست آمده است. یه عنوان مثال، از تحلیل فوریه بطور گسترده­ای در تجزیه و تحلیل سیگنال­ها و تصاویر (به عنوان سیگنال­های دو بعدی) استفاده شده است [22]. اما این روش معایبی از قبیل؛ نیاز به آنالیز تمام بازه زمانی سیگنال  به منظور بدست آوردن محتوای فرکانس و عدم توانایی در مشخص نمودن زمان وقوع یک فرکانس معین را دارد. از اینرو، ابزار مناسبی برای سیگنال­های  نامنظم (مثلاً تصاویر) نمی­باشد. سپس، برای از بین بردن معایب فوق، روش تبدیل فوریه­ی پنجره­ای ابداع گردید. در این روش تحلیل سیگنال در بازه زمانی که به آن پنجره گفته می­شود صورت می­گیرد، و تحلیل نیز بصورت محلی انجام می­گیرد. ولی، عیب آن این است که عرض پنجره ثابت بوده و قابل تغییر نیست و برای کل دامنه سیگنال این عرض ثابت است [23]. در عوض، نظریه تبدیل موجکی جایگزینی کارآمد برای نظریه­های فوق در بسیاری از کاربردهای مختلف است. موجک­ها این توانایی را فراهم می­آورند که پایه­های متعامد در فضای دوبعدی داشته باشیم. بعلاوه، بر خلاف تبدیلات فوریه، در حوزه­های زمان و فرکانس محلی می شوند و می­توان اطلاعات موضعی دقیقی را از سیگنال استخراج کرد. بنابراین بکارگیری تبدیل موجک در مواردی که سیگنال، یا تصویر به عنوان سیگنالی دو بعدی، دارای مشخصات غیر مانا با مولفه­های فرکانس بالا است (مثلاً وجود قله یا جهش در سیگنال) بسیار مناسبتر از فوریه عمل می­کند [27-24].

4 -1-1  مواد آزمایش :

موادی که، در ادامه یک کار قبلی [28]، در این آزمایش استفاده شده است عبارتنداز: اسید-کلریدریک 2مولار(  )، آهن کلراید 6 آبه (  )، سدیم سولفات(  )، آمونیاک 085/0 مولار ( )، اسیدکلریدریک 1/0مولار(  ) همگی تهیه شده از شرکت مرک آلمان. آب مقطر، استون شستشو و متیل-الکل(متانول ) به عنوان حلال از شرکت کیان کاوه آزما و شیشه (lam) به عنوان زیرلایه از نوع آلمانی برای لایه­نشانی نانوذرات.

4 -1-2 روش ساخت :

روش همرسوبی شیمیایی برای سنتز اکسیدهای آهن (  و  g) از محلول­های آبی [ /+ +] از طریق افزایش یک باز (قلیا) تحت اتمسفر بی اثر و در دمای اتاق یا دماهای بالا می باشد. اندازه، شکل و ترکیب نانوذرات مغناطیسی تولید شده به میزان زیادی به نوع نمک­های مصرفی (کلراید، سولفات، نیترات و پرکلرات)، نسبت Fe2+/Fe3+، دمای واکنش، pH و قدرت یونی محیط بستگی دارد. با این روش سنتزی در صورت ثابت بودن شرایط سنتز، کیفیت نانوذرات تولید شده کاملاً تکرار پذیر خواهد بود.

مقدمهو……………………………………………………………………….. 50

4-1 مواد و روش ساخت……………………………………………………. 51

4-1-1 مواد آزمایش………………………………………………………… 51

4-1-2 روش ساخت…………………………………………………………. 51

4-2 بکارگیری موجک درتصاویر SEM..ا……………………………………… 53

4-2-1 پارامتر مقیاس………………………………………………………… 53

4-2-2 انتخاب تبدیلات موجک………………………………………………. 53

4-2-3 ویژگی خانواده­ی تبدیلات موجک…………………………………. 53

4-2-4 پروفایل نماینده……………………………………………………… 53

4-2-5 پردازش تصویر……………………………………………………….. 55

4-2-6 تحلیل داده با استفاده از نمودار…………………………………… 59

Abstract

One of the output values of wavelet transform is approximation of the original signal, whichgivesusa comprehensive insight of data. However, this is subjected tothe correct analyzed stage and order of approximation. This process was performed on SEM images of maghemite thin films prepared at temperatures of 400, 500 and 600 °C. By applying the wavelet transform as a measurement tool the waveletcoefficients for images was obtained using MATLAB software. The data is including details of order of first, second, third, and also the approximation of the profile representative. Primary analysis of the data shows that with increasing temperature the particle size have to become larger or in other words, image details is enhanced i.e.the increasingofdetails represents an increase of edges and ultimately increase edges represents the border crossing of a particle.That is, the images corresponding to temperatures of 600 and 400°C havethe highest and lowest signal details, respectively.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان