فهرست مطالب

فصل اول : طبقه­بندی روش­های تعيين مشخصات مواد براساس نحوه عملكرد

پيشرفت­هاي اخير در فناوري نانو مربوط به توانايي­هاي جديد در زمينه اندازه­گيري و كنترل ساختارهاي منفرد در مقياس نانو مي­باشد.در علوم مختلف مهندسي، موضوع اندازه­گيري و تعيين مشخصات از اهميت كليدي برخوردار است به طوري كه ويژگي­هاي فيزيكي و شيميايي مواد، به مواد اوليه­ی مورد استفاده و همچنين ريزساختار يا ساختار ميكروسكوپي به دست آمده از فرايند ساخت بستگي دارد.به عنوان مثال براي شناسايي مواد ، بديهي است كه نوع و مقدار ناخالصي­ها، شكل و توزيع اندازه ذرات، ساختار بلورين و مانند آن در ماهيت و مرغوبيت محصول اثر دارند.در ضمن براي مطالعه ريزساختارها، نياز بيشتري به ابزارهاي شناسايي و آناليز وجود دارد. در ريزساختار يا ساختار ميكروسكوپي مواد، بايد نوع فازها، شكل، اندازه، مقدار و توزيع آن­ها را بررسي كرد. در ادامه با توجه به اهميت دستگاه­ها و روش­هاي اندازه­گيري و تعيين مشخصات به طبقه­بندي اين روش­ها پرداخته می­شود.

1-1 روش­هاي ميكروسكوپي

با استفاده از روش­هاي ميكروسكوپي تصاويري با بزرگنمايي بسيار بالا از ماده بدست می­آید. قدرت تفكيك تصاوير ميكروسكوپي با توجه به كمترين قدرت تمركز اشعه محدود می­شود. به عنوان مثال با استفاده از ميكروسكوپ­هاي نوري با قدرت تفكيكي در حدود 1 ميكرومتر و با استفاده از ميكروسكوپ­هاي الكتروني، و يوني با قدرت تفكيك بالا در حدود يك آنگسترم قابل دسترسي است. اين روش­ها شامل [1]TEM،[2]AFM ،[3]SEM ،[4]STM می­باشد[6،5].

1-2 روش­هاي براساس پراش

پراش يكي از خصوصيات تابش الكترومغناطيسي می­باشد كه باعث می­شود تابش الكترومغناطيس در حين عبور از يك روزنه و يا لبه منحرف شود. با كاهش ابعاد روزنه به سمت طول موج اشعه الكترومغناطيسي اثرات پراش اشعه بيشتر خواهد شد. با استفاده از پراش اشعه ايكس، الكترونها و يا نوترونها و اثر برخورد آن­ها با ماده می­توان ابعاد كريستالي مواد را اندازه­گيري كرد. الكترونها  و نوترونها  نيز خواص موجي دارند كه طول موج آن به انرژي آن­ها بستگي دارد. علاوه بر اين هر كدام از اين روش­ها خصوصيات متفاوتي دارند. مثلا عمق نفوذ اين سه روش در ماده به ترتيب زير مي­باشد. نوترون از اشعه ايكس بيشتر و اشعه ايكس از الكترون بيشتر می­باشد.

1-3 روش­هاي طيف سنجي

استفاده از جذب، نشر و يا پراش امواج الكترومغناطيس توسط اتم­ها و يا مولكول­ها را طيف سنجي گويند. برخورد يك تابش با ماده می­تواند منجر به تغيير جهت تابش و يا تغيير در سطوح انرژي اتم­ها و يا مولكول­ها شود، انتقال از تراز بالاي انرژي به تراز پايينتر، نشر و انتقال از تراز پايين انرژي به تراز بالاتر، جذب ناميده مي­شود. تغيير جهت تابش در اثر برخورد با ماده نيز منجر به پراش تابش مي­شود.

طيف سنجي جرمي

روش­هاي طيف سنجي جرمي از تفاوت نسبت جرم به بار اتم­ها و يا مولكول­ها استفاده مي­کنند. عملكرد عمومي يك طيف سنجي جرمي بصورت زير است:

1 – توليد يون­هاي گازي

2 – جداسازي يون­ها براساس نسبت جرم به بار

3 – اندازه­گيري مقدار يون­ها با نسبت جرم به بار ثابت

1-4 روش­هاي جداسازي

در نمونه­هايي كه حاوي چند جز نا شناخته باشد، ابتدا بايد از هم جدا شده و سپس اجزا توسط روش­هاي آناليز مشخص می­شود. جداسازي براساس تفاوت در خصوصيات فيزيكي و شيميايي صورت می­گيرد. به عنوان مثال حالت ماده، چگالي و اندازه از خصوصيات فيزيكي مورد استفاده و حلاليت نقطه جوش و فشار بخار از خواص شيميايي مورد استفاده در جداسازي مي­باشد.

از روش­هاي شناسايي مواد، تحت عنوان آناليز ريزساختاري آناليز سطح و آناليز حرارتي معرفي شده­اند. منظور از آناليز يا شناسايي ريزساختاري، همان شناسايي ميكروسكوپي است. در اين حالت، شكل، اندازه و توزيع فازها بررسي می­شود. بايد توجه داشت كه در ویژگی­هاي يك نمونه، نه تنها نوع فازها، بلكه شكل، اندازه و توزيع آن­ها نيز اثر گذار هستند. در اصل، سطح مواد جامد به خاطر ارتباط با محيط اطراف، وضعيت شيميايي يكساني با حجم نمونه ندارد. از طرف ديگر در بسياري از كاربردها، سطح نمونه نقش مهم­تری را بازي مي­کند. به عنوان مثال، در كاتاليزورها يا آسترهاي ضد خوردگي، واكنش سطح با عوامل محيطي، تعيين كننده است. نكته قابل توجه ديگر، آن است كه تركيب شيميايي در سطح با بدنه تفاوت دارد. بنابراين با تعيين آناليز شيميايي كل نمونه، نمی­توان در مورد آناليز سطح قضاوت كرد آناليز حرارتي در شناسايي فازي عمل مي كنند اين روش­ها، اطلاعات بسيار مفيدي از رفتار حرارتي مواد در اختيار پژوهشگران می­گذارند. از اين رو، نه تنها براي شناسايي آنها، بلكه در طراحي­های مهندسي نيز استفاده می­شوند. و نیز به ويژه در رشته سراميك كاربرد دارد و اهميت آن به دليل ساخت مواد جديد، روز افزون است.

1- 5 سوزن­ها

بسته به مد مورد استفاده­ی AFM و خاصيت مورد اندازه­گيري از سوزن­هاي مختلفي استفاده می­شود. زماني كه فرايند اندازه­گيري مستلزم وارد كردن نيروهايي فوق العاده زياد از جانب سوزن به سطح باشد از سوزن­هاي الماسي استفاده می­شود. همچنين سوزن­هاي با روكش­هاي الماس گونه براي اين منظور مورد استفاده قرار می­گيرند. به عنوان مثال در ايجاد نانو خراش­ها با نيروهايي به بزرگي N سرو كار داريم  (اين در حاليست كه در مد تماسي نيروي وارد بر سطح N می­باشد) و بايد از اين نوع سوزن­ها استفاده كنيم. پارامترهاي هندسي سوزن كه نوع كارايي سوزن و ميزان دقت نتايج بدست آمده را تعيين می­کنند عبارتند از شكل، بلندي، نازكی (زاويه راس هرم فرضي منطبق بر نواحي نوك)، تيز ي (شعاع دايره فرضي منطبق بر نوك).

انواع شکل¬های سوزن شامل نوك تخت، نوك كروي، نوك T شكل  و نوك تيز

انواع شکل¬های سوزن شامل نوك تخت، نوك كروي، نوك T شكل و نوك تيز

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

1-1 روش­های ميكروسكوپي……………………………………………………… 4

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

1-3 روش­های طيف سنجي………………………………………………………… 5

1-4 روش­های جداسازي…………………………………………………………… 5

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

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

1-7 مدهاي تماسي…………………………………………………………….. 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 ميكروسكوپ روبشي تونلي (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.

نمودارشماتيكي اجزاء اصلي يك ميكروسكوپ الكتروني روبشي

نمودارشماتيكي اجزاء اصلي يك ميكروسكوپ الكتروني روبشي

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 يک مجموعه از اندازه­گيري­های انجام شده بر روي يك پديده قابل اندازه­گيري­ شاخص زمان يا مكان داده شود، به يک سري اطلاعاتي خواهيم رسيد كه می­توان از آن اطلاعات خاصي را استخراج نمود. بكارگيري اين روش در علوم مختلف از قبيل؛ فيزيک، شيمی، ژئوماتيك و…. متداول و مورد نياز می­باشد.

آنچه تحت عنوان اهداف اين اندازه­گيري­ها مطرح است، در چهار سؤال زير خلاصه می­شود:

1- چه مؤلفه­هایی در سري اطلاعاتي بدست آمده موجود است؟

2- يك مؤلفه بخصوص در فضاي آرگومان، در كجا رخ می­دهد ؟

3- يك مؤلفه بخصوص در فضاي فركانس، در كجا رخ می­دهد ؟

4- يك فركانس بخصوص در كدام قسمت از فضاي آرگومان رخ می­دهد ؟

پاسخ به سؤال اول و دوم نيازمند دانش اوليه در مورد طبيعت سري اطلاعاتي است. اين دانش اوليه منجر به انتخاب توابع پايه مناسب در مولفه فرکانسی سیگنال است.

راه حل سؤال سوم استفاده از تبديل فوريه بويژه در حالتي كه سري اطلاعاتي ماهيت تناوبي داشته باشد است. به عبارت ديگر اين روش­ها امكان تعيين مؤلفه­های مشخص در فضاي فركانس را فراهم می­آورند. اما “با استفاده از دو تبديل فوق امكان تشخيص اين كه آيا يك فركانس خاص در قسمتي از سري اطلاعاتي يا در تمامي آن وجود دارد، ميسر نمی­باشد.” براي پاسخگويي به سؤال چهارم نيازمند بكارگيري روش­هایی ديگر هستيم. از جمله اين روش­ها می­توان  STFT  نام برد.

آناليزطيفي فوريه و فوريه­ی زمان كوتاه

اكثر سريهاي اطلاعاتي كه مورد بررسي قرار مي­گیرند در فضاي آرگومان هستند كه همواره بهترين نوع نمايش آن­ها نمی­باشد. به عبارت ديگر در بسياري از موارد، اطلاعات قابل استفاده­ی زيادي از سيگنال در دامنه فركانس آن­ها نهفته است. هدف از آناليز طيفي پيدا كردن فركانس­های مجهول سيگنال است. آناليز طيفي را می­توان اولين گام در تجزيه تابع f (x) به جملات مثلثاتي مجزا دانست. حل دقيق اين مساله به ندرت امكان پذير است. از جمله روش­های حل اين مساله می­توان به آناليز هارمونيك، آناليز طيفي كمترين مربعات و آناليز طيفي فوريه اشاره كرد[15]. بطور كلي می­توان سريهاي اطلاعاتي را به دو بخش تقسيم كرد:

1- سريهاي اطلاعاتي ايستا

2- سريهاي اطلاعاتي ناايستا

سريهاي اطلاعاتي ايستا به سريهايي اطلاق می­شود كه فركانس­های موجود در آن­ها در تمامي نقاط فضاي آرگومان رخ می­دهند.سريهاي اطلاعاتي ناايستا به سريهايي اطلاق می­شود كه فركانس­های موجود در آن­ها در نقاط مختلف فضاي آرگومان رخ می­دهند. در صورتي كه هدف از آناليز يك سري اطلاعاتي تنها آشكارسازي فركانس­های موجود در آن باشد، روش بكار گرفته شده در آناليز سريهاي اطلاعاتي ايستا و ناايستا مي­تواند يكسان باشد. براي اين منظور می­توان از تبديل فوريه استفاده كرد. اما اگر هدف از آناليز سري اطلاعات آشكارسازي محل بوقوع پيوستن هر فركانس در فضاي آرگومان باشد، تقسيم بندي ارائه شده در مورد سريهاي اطلاعاتي از نقطه نظر ايستا يا ناايستا بودن بايد مورد توجه قرار گيرد. در سريهاي اطلاعاتي ايستا می­توان با استفاده از تبديل فوريه نيز به جواب دلخواه رسيد. “زيرا با استفاده از تبديل فوريه فركانس­های موجود در سري اطلاعاتي آشكار مي شوند و نيز مي دانيم كه اين فركانسها در تمامي نقاط فضاي آرگومان رخ می­دهند.” اما در بررسي سريهاي اطلاعاتي ناايستا پاسخگويي به اين سؤال با بكارگيري تبديل فوريه امكان پذير نيست. بلکه باید امكان موضعي سازي زمان- فركانس را فراهم آورند [15،16].يكي از روش­های حل اين مساله تبديل سري اطلاعاتي ناايستا به بخش­های ايستا است. براي اين منظور از يك تابع پنجره استفاده مي­شود، كه با ضرب كردن آن در سري اطلاعاتي، می­توان آن را در فضاي آرگومان محدود كرد. اگر از نتيجه اين حاصلضرب تبديل فوريه گرفته شود، می­توان از طيف حاصله به عنوان طيف سري اطلاعاتي در بازه زماني تعريف شده توسط تابع پنجره تعبيركرد. از اين تبديل به عنوان تبديل فويه زمان كوتاه نام برده مي­شود.همانطور كه در شكل زیر نشان داده شده است، در اين تبديل يك سري اطلاعاتي به بخش­های كوچك تقسيم مي­شود و سپس از هر بخش تبديل فوريه گرفته مي­شود.

شکل 3-1 روند تبديل فوريه­ی زمان كوتاه[18].

براي رسيدن به تقسيم بندي زماني مناسب از يك پنجره كوچك استفاده كرد و براي اندازه­گیری دقيق يك فركانس بايد از يك پنجره به اندازه كافي بزرگ استفاده كرد. بنابراين يك رابطه عكس بين دقت زماني و دقت فركانسي 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 مقياس گذاري…………………………………………………………. 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.

تصاويری که توسط میکروسکوپ­های گمانه روبشی (SPM) از يک سطح (مثلاً، سطح يک لايه نازک) گرفته می شوند، اغلب دارای يک نمايه غيراقليدوسی، که معرف يک ساختار بسيار راندوم است، هستند.  در چند دهه اخير پيشرفت­های مهمی در زمينه فهم و توسعه مدل­های فيزيكي بدست آمده است. یه عنوان مثال، از تحليل فوريه بطور گسترده­ای در تجزيه و تحليل سیگنال­ها و تصاوير (به عنوان سیگنال­های دو بعدی) استفاده شده است [22]. اما اين روش معايبي از قبيل؛ نياز به آناليز تمام بازه زماني سيگنال  به منظور بدست آوردن محتواي فركانس و عدم توانايي در مشخص نمودن زمان وقوع يك فركانس معين را دارد. از اينرو، ابزار مناسبي براي سیگنال­های  نامنظم (مثلاً تصاوير) نمی­باشد. سپس، براي از بين بردن معايب فوق، روش تبديل فوريه­ی پنجره­ای ابداع گرديد. در اين روش تحليل سيگنال در بازه زماني كه به آن پنجره گفته مي­شود صورت مي­گیرد، و تحليل نيز بصورت محلي انجام مي­گیرد. ولی، عيب آن اين است كه عرض پنجره ثابت بوده و قابل تغيير نيست و براي كل دامنه سيگنال اين عرض ثابت است [23]. در عوض، نظريه تبديل موجکی جايگزيني کارآمد براي نظریه­های فوق در بسياري از کاربردهای مختلف است. موجک­ها اين توانايی را فراهم مي­آورند که پايه­هاي متعامد در فضاي دوبعدی داشته باشيم. بعلاوه، بر خلاف تبديلات فوريه، در حوزه­های زمان و فرکانس محلي می شوند و می­توان اطلاعات موضعی دقيقي را از سيگنال استخراج کرد. بنابراين بکارگيری تبديل موجک در مواردي که سيگنال، يا تصوير به عنوان سيگنالی دو بعدی، داراي مشخصات غير مانا با مولفه­های فرکانس بالا است (مثلاً وجود قله يا جهش در سيگنال) بسيار مناسبتر از فوريه عمل مي­کند [27-24].

4 -1-1  مواد آزمايش :

موادی که، در ادامه يک کار قبلی [28]، در اين آزمايش استفاده شده است عبارتنداز: اسيد-کلريدريک 2مولار(  )، آهن کلرايد 6 آبه (  )، سديم سولفات(  )، آمونياک 085/0 مولار ( )، اسيدکلريدريک 1/0مولار(  ) همگي تهيه شده از شرکت مرک آلمان. آب مقطر، استون شستشو و متيل-الکل(متانول ) به عنوان حلال از شرکت کيان کاوه آزما و شيشه (lam) به عنوان زيرلايه از نوع آلماني براي لايه­نشانی نانوذرات.

4 -1-2 روش ساخت :

روش همرسوبي شيميايي براي سنتز اكسيدهاي آهن (  و  g) از محلول­های آبي [ /+ +] از طريق افزايش يك باز (قليا) تحت اتمسفر بي اثر و در دماي اتاق يا دماهاي بالا مي باشد. اندازه، شكل و تركيب نانوذرات مغناطيسي توليد شده به ميزان زيادي به نوع نمك­های مصرفي (كلرايد، سولفات، نيترات و پركلرات)، نسبت Fe2+/Fe3+، دماي واكنش، pH و قدرت يوني محيط بستگي دارد. با اين روش سنتزي در صورت ثابت بودن شرايط سنتز، كيفيت نانوذرات توليد شده كاملاً تكرار پذير 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 بكارگيري موجك 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