Name: 샘플링 모아레 프린지에서의 마이크로 / 나노 스케일 변형률 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: 배우세요 샘플링 모아레 기법을 활용한 미세/나노 스케일 전장 변형률 측정 방법입니다. 탄소섬유강화플라스틱 시편에서 2차원 변위와 전단 변형률을 고감도로 분석할 수 있습니다.

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이 작업은 JSPS KAKENHI, 교부금 번호 JP16K17988 및 JP16K05996 및 내각부가 운영하는 구조적 재료 (SIP-IMASM)에 대한 혁신적인 측정 및 분석의 D66 부서 간 전략적 혁신 진흥 프로그램에 의해 지원되었습니다. 저자는 또한 Drs에게 감사하고 있습니다. NIMS의 Kishimoto Satoshi와 Naito Kimiyoshi의 CFRP 자료.

1. 시편의 미세 나노 눈금 확인 <ol><li> 시편의 가공 <ol><li> 현미경 ( 예 : 1x5x30mm3)에서 사용되는 특정 로딩 장치에 필요한 크기로 표본을 자르고 관찰 할 표면을 관심 영역보다 1.5x 크게 만듭니다. </li><li> 자동 폴리싱 기계 ( 예 : SiC 호 320 번을 3 분간, # 800을 150 rpm으로 1 분간 사용)에 거친 미세한 모래지를 사용하여 관측 할 표본 표면을 관찰합니다 ( 예 : 1 x 30mm 2 ). 30 N). 각 연마 단계 후에 물을 사용하여 시험편을 청소하십시오. </li><li> 동일한 시험편 표면을 자동 연마기 ( 예 : 5 분 동안 DP- 스프레이 P 15 μm, 8 분 동안 P 1 μm, 150 rpm에서 10 분 동안 P 0.25 μm 사용)에 대해 거친 연마제 및 미세 연마제를 사용하여 연속 연마합니다. 30 N). 각 연마 후 물로 표본을 닦으십시오.g 단계. </li></ol></li><li> 샘플에주기적인 패턴이 없다면 Micro / Nano-scale Grid의 제작 참고 : 자연스러운주기 패턴이 시편 표면의 마이크로 / 나노 스케일에 존재하는 경우이 단계를 생략 할 수 있습니다. 자외선 (UV) 또는 가열 나노 임프린트 리소그래피 (NIL) 26 , 전자 빔 리소그래피 (EBL) 2 및 집속 이온 빔 (FIB) 밀링 6 에서 그리드 제조 방법을 선택하십시오. 참고 : 예를 들어 UV NIL을 사용하여 그리드 제조 프로세스를 소개합니다. <ol><li> 피펫을 사용하여 시료 표면에 UV 레지스트 2 mL를 떨어 뜨립니다. </li><li> 스핀 코터를 사용하여 1,500 rpm에서 60 초 동안 시편 표면의 레지스트를 코팅합니다. </li><li> 0.2 MPa의 압력에서 나노 임프린트 금형을 레지스트 층에 눌러 라. 30 초 동안 375 nm 파장의 UV에 레지스트를 노출 시키십시오. </li><li> 나노 임프린트 금형을 시편 표면과 분리하십시오. </li></ol&gt; </li><li> 현미경을 이용한 시편 격자의 관찰 <ol><li> 이온 코터를 사용하여 그리드 표면에 3-10 nm 두께의 백금 또는 금층을 코팅합니다 ( 예 : 3 Pa에서 30 초 동안 스퍼터링 전류 30 mA로 코팅). </li><li> 표본을 레이저 스캐닝 현미경 (LSM) 23에 놓습니다. 참고 : 투과 전자 현미경 (TEM) 5 , 원자력 현미경 (AFM) 12 또는 주사 전자 현미경 (SEM) 7 과 같은 다른 현미경도 사용할 수 있습니다. </li><li> 현미경의 이미지 레코딩 소프트웨어에서 &quot;Capture&quot;및 &quot;File | Export | Image File&quot;을 클릭하여 현미경을 사용하여 포커스를 조정하고 하나의 격자 이미지를 저장합니다. </li></ol></li><li> 격자 이미지로부터 표본의 격자 피치 (nm 또는 μm) 계산 <ol><li> 10 gr 이상의 평균값 계산ID는 주사 또는 렌즈 왜곡의 잠재적 인 영향을 피하기 위해 그리드 이미지의 중앙 영역에 투구됩니다. 참고 : 표본의 그리드는 실온에서 며칠 동안 저장할 수 있습니다. </li></ol></li></ol> 2. 적재 시험에서 격자 이미지 획득 <ol><li> 현미경으로 하중 시험 준비 <ol><li> 현미경으로 인장, 압축, 가열 또는 전기 적재 장치와 같은 로딩 장치에 시편을 고정시킵니다. 참고 : 그리드 피치가 20 nm보다 작 으면 TEM 또는 AFM을 사용해야합니다. 그리드 피치가 20nm 내지 10㎛이면, SEM이 사용될 수있다. 그리드 피치가 400 nm보다 크면 LSM을 사용할 수 있습니다. </li><li> 특정 요구 사항에 따라 하중 속도 ( 예 : 0.01 mm / s)와 하중 또는 변위 증분 단계 ( 예 : 0.5 N / 단계 또는 0.024 mm / 단계)를 설정하십시오. 하중과 변위를 모두 0으로 미리 설정하십시오. </li><li> 그리드 서핑 만들기관측 평면에 에이스. 현미경의 샘플 스테이지를 움직이거나 회전시켜 낮은 배율에서 관심 영역을 선택하십시오. </li><li> 이미지의 격자 피치를 1.8 x 1 픽셀 크기보다 크게하여 적절한 배율을 선택하십시오. 참고 : 일반적으로 이미지의 격자 피치를 2 픽셀 이상으로 만드는 것이 좋습니다. 하나의 격자 피치가 더 많은 픽셀에 해당할수록, 변형 측정의 정확도가 높아지지만 측정 시야가 더 작아집니다. </li></ol></li><li> 로딩 테스트에서 그리드 이미지 모음 <ol><li> 현미경의 이미지 레코딩 소프트웨어에서 &quot;Capture&quot;및 &quot;File | Export | Image File&quot;을 클릭하여로드하기 전에 관심 영역의 그리드 이미지를 저장하십시오. </li><li> 로드 장치의 운영 소프트웨어를 사용하여 첫 번째로드 단계 ( 예 : 0.5 N 또는 0.024 mm)를 실행하여 현미경에 시편을로드하기 시작합니다. </li><li> 기록현미경의 이미지 기록 소프트웨어에서 &quot;Capture&quot;및 &quot;File | Export | Image File&quot;을 클릭하여 첫 번째로드 단계 ( 예 : 0.5 N 또는 0.024 mm) 후 관심 영역의 그리드 이미지를 정렬하십시오. 현미경의 배율과 작동 거리가 변하지 않도록하십시오. </li><li> 적재 장치를 사용하여 각 적재 단계를 수행하여 시험편을 계속 적재하십시오. 시편이 깨지거나 일정 값에 도달 할 때까지 ( 예 : 1 N, 1.5 N, 2.0 N, ..., 10 N, 19 간격으로로드하고 0.5 간격으로 19 개 격자 이미지를 기록 할 때까지) N, 또는 0.048mm, 0.072mm, 0.096mm, ..., 0.48mm, 0.024mm 간격). 현미경의 배율과 작동 거리가 변하지 않았는지 확인하십시오. 참고 : 그리드 이미지는 임의의 시간 동안 저장할 수 있습니다. </li></ol></li></ol> 3. Def 전후 모아레 무늬 샘플링 생성정사 <ol><li> 격자 이미지의 격자 피치 (픽셀) 추정 <ol><li> 이미지 처리 소프트웨어 ( 예 : Microsoft 그림판)에서 인접한 두 격자 점의 중심 사이의 거리를 측정하여로드하기 전에 격자 이미지의 격자 피치 (단위 : 픽셀)를 계산합니다. </li><li> 최대 부하에서 그리드 이미지의 그리드 피치를 추정합니다. </li></ol></li><li> 샘플링 피치 (픽셀)의 결정 <ol><li> 변형 전후의 그리드 피치가 1.8 ~ 2.5 픽셀 일 때 3.2.2 단계로 이동합니다. 변형 전후의 그리드 피치가 2.4 ~ 3.6 픽셀 인 경우 3.2.3 단계로 건너 뜁니다. 변형 전후의 그리드 피치가 3.2 픽셀보다 큰 경우 3.2.4 단계로 건너 뜁니다. </li><li> 샘플링 피치를 T = 2 픽셀로 설정하십시오. 3.3 단계로 건너 뜁니다. </li><li> 샘플링 피치를 T = 3 픽셀로 설정하십시오. 3.3 단계로 건너 뜁니다. </li><li> 샘플링 피치 T 를 양수로 설정하십시오.풍부한 시뮬레이션 결과로 결정된, 변형 전후의 그리드 피치의 0.75 배와 1.25 배의 정수. 참고 : 3.2.1 및 3.2.4 단계의 요구 사항을 충족하는 2 개의 양의 정수가있는 경우 큰 정수를 샘플링 피치로 선택하는 것이 좋습니다. 요구 사항을 충족시키는 3 개 이상의 양의 정수가있는 경우 샘플링 피치보다 약간 큰 중간 정수를 선택하는 것이 좋습니다. </li></ol></li><li> 변형 전 샘플링 모아레 줄무늬 생성 <ol><li> 변형되기 전에 그리드 이미지를 엽니 다. x 방향을 우측으로, y 방향을 수직 방향으로하고, 좌표 (0, 0)를 좌상 구석으로하고, x 방향의 화상 폭 W 및 y 방향의 상 높이 H 를 산출한다 . 참고 : y 방향은 다음과 같이 정의 할 수도 있습니다.수직 상향으로. </li><li> 3.3.3 단계로 이동하여 모아레 무늬를 y 방향으로 생성합니다. x 방향으로 모아레 무늬를 생성하려면 3.3.7 단계로 건너 뜁니다. </li><li> 저역 통과 필터 (LPF)를 사용하여 그리드 이미지를 격자 이미지로 처리합니다. 예를 들어 FT 알고리즘을 사용하여 주 방향이 x 인 격자를 억제합니다. 주 방향은 격자 선에 수직 인 방향으로 정의됩니다. 필터 크기를 그리드 피치에 가깝게 설정하십시오. </li><li> y = k 픽셀 ( k = 0) ( 그림 1 )에서 샘플링 피치 T ( T ≥2)의 간격을 사용하여 여러 가로선의 회색 값만 추출하여 그리드 이미지를 엷게 만듭니다. y = k 픽셀, y = k + T 픽셀, ..., y = k + iT 픽셀의 샘플링 라인에서의 값, 여기서 i 는 a양의 정수). 마지막 샘플링 라인 k + iT 의 좌표를 이미지 높이 H 보다 작게 만듭니다. </li><li> 수평 샘플링 라인으로 이미지의 전계 강도 보간 (선형 또는 B 스플라인)을 수행하여 y 방향으로 샘플링 모아레 패턴을 생성합니다. </li><li> 1 픽셀의 증분 단계에서 k 를 변경하여 3.3.4 및 3.3.5 T -1 번 단계를 반복하여 y 방향으로 다른 T -1 샘플링 모아레 패턴을 생성합니다 ( 예 : 시닝의 시작점을 y = k로 이동). k = 1, ..., T -1)을 생성한다. </li><li> 단계 3.3.3에서 x 를 y 로 변경하고, 이미지 높이 H 를 이미지 너비 W 로 변경하여 3.3.3-3.3.6 단계와 동일한 절차를 사용하여 x 방향으로 T- 스텝 공간 위상 이동 샘플링 모아레 패턴을 생성합니다 단계 3.3에서 y 를 x 로 변경합니다.4-3.3.6. 참고 : x 방향의 샘플링 피치는 y 방향의 샘플링 피치와 다를 수 있습니다. </li></ol></li><li> 변형 후 샘플링 모아레 줄무늬의 생성 <ol><li> 다른로드에서 모든 그리드 이미지를 엽니 다. 격자 이미지의 수가 N 이라고 가정합니다. </li><li> 3.3.3-3.3.6 단계를 반복하여 Y 방향으로 T- 스텝 공간 위상 이동 모아레 무늬의 N 그룹을 생성합니다. </li><li> 3.3.7 N 단계를 반복하여 x 방향으로 T- 스텝 공간 위상 이동 모아레 무늬의 N 그룹을 생성합니다. </li></ol></li></ol> 4. 하중 시험시 시편의 변형 측정 <ol><li> 변형 전후의 모아레 무늬의 강도 측정 <ol><li> t에서 변형되기 전에 T- step 모아레 무늬의 강도를 추출합니다.3.3.5 및 3.3.6 단계에서 y 방향; 단계 3.3.7에서 x 방향의 므와 르 강도를 결정한다. 다음 방정식 23을 사용하여 j ( j = x , y ) 방향으로 변형하기 전의 T- 스텝 (T≥2) 모아레 강도를 기술하십시오. <img alt="방정식 1" src="/files/ftp_upload/55739/image001.jpg" /> (1) 여기서 p j 는 j ( j = x , y ) 방향에서 변형되기 전의 그리드 피치, A 는 변조 된 진폭, D 는 배경 및 고주파 강도를 포함합니다. </li><li> 단계 3.4.2에서 y 방향 변형 후 T- 스텝 모아레 무늬의 강도를 추출하고 3.4.3 단계에서 x 방향의 모아레 강도를 결정합니다. 변형 후 T- step (T≥2) 모아레 강도를 기술하십시오.J ( k ), pj, A 및 D 를 I &#39;m, j ( k ), p &#39;로 변경함으로써 상기 식 (식 1)과 동일한 방정식을 사용하여 j ( j = x , y ) j , A &#39;, D &#39;와 같이 나타낼 수있다. 참고 : 샘플링 피치가 3 픽셀 이상인 경우이 단계를 무시하고 4.3 단계로 건너 뜁니다. </li></ol></li><li><ol><li> 다음의 식 23을 사용하여 변형 이전에 2 단계 샘플링 모아레 강도 ( 그림 1a ) 간의 곱셈 간섭으로부터 곱셈 모아레 무늬를 재구성합니다 <img alt="등식 2" src="/files/ftp_upload/55739/image002.jpg" /> (2) 여기서 나는 멀티, j 는 강도 o를 의미한다.f : 변형 전의 j ( j = x , y ) 방향으로 재구성 된 곱셈 모아레 줄무늬. </li><li> 프린지 센터링 기술을 사용하여 변형하기 전에 재구성 된 다중화 모아레 줄무늬를 처리합니다 24 . 연속 된 정수와 반 정수 fj = [1, 1.5, 2, 2.5, ...]를 재구성 된 곱셈 모아레의 중심선에서 프린지 순서에 할당하십시오. 참고 : 곱셈 모아레 무늬가 너무 조밀하면 두 단계 샘플링 모아레의 프린지 순서가 먼저 결정될 수 있습니다 ( 즉, f j ( 0) = [1, 0, 2, 0, 3, 0, ...] 및 fj (1) = [0, 1.5, 0, 2.5, 0, 3.5, ...]). 곱셈 모아레 줄무늬의 프린지 순서는 fj = fj (0) + fj (1) = [1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, ...]가 될 것이다. 강체 변위는 변형률 결과에 영향을 미치지 않습니다. </li><li> 다음 식 23을 사용하여 샘플링 피치에 대한 변형 이전의 시험편의 상대 변형률을 측정합니다 <img alt="등식 3" src="/files/ftp_upload/55739/image003.jpg" /> (삼) <img alt="등식 4" src="/files/ftp_upload/55739/image004.jpg" /> (4) 여기서 u j _rela 와 ε j _rela 는 각각 j ( j = x , y ) 방향에서의 변형 전의 시편의 상대 변위와 상대 변형률을 나타내고, γ xy _rela는 변형 전의 상대 전단 변형률을 나타낸다. </li><li> I multi, j , I m, j (0), I m, j를 변화시켜 N 회 동안 x 및 y 방향으로 변형시킨 후 시험편의 상대 변형을 결정하기 위해 4.2.1-4.2.3 단계를 반복 한다. </(2) - (4)에서 I &#39; multi, j , I &#39; , j &#39; , j &#39; , j &#39; y &#39;), ε&#39;j_rela , 및 γ &#39; xy_rela 를 각각 사용하여, 각각 m, j (0), I &#39;m, j (1), p&#39;j , A &#39;, D &#39; 여기서 위 첨자 단일 인용 부호는 변형 이후를 의미합니다. </li><li> j ( j = x , y ) 방향의 실제 수직 변형량 ε j 를 결정합니다.이 방향은 격자 피치와 전단 변형률 γ xy 의 상대 변화입니다.e 변형 전후의 상대 변형률에 의한 하중에 의한 시험편의 그리드 각도 변화 20 . <img alt="등식 5" src="/files/ftp_upload/55739/image005.jpg" /> (5) <img alt="등식 6" src="/files/ftp_upload/55739/image006.jpg" /> (6) </li></ol></li><li> 변형 측정 샘플링 피치가 T ≥ 3 픽셀 인 경우 <ol><li> 공간 위상 이동 기술을 사용하여 k = 0 일 때 변형 이전에 j ( j = x , y ) 방향으로 샘플링 모아레 무늬의 위상을 계산합니다 ( 그림 1b ). <img alt="등식 7" src="/files/ftp_upload/55739/image007.jpg" /> (7) </li><li> φ = m 을 대입하여 k = 0 일 때 변형 후 j ( j = x , y ) 방향으로 샘플링 모아레 무늬의 위상을 얻는다 . <e위첨자 단일 인용 부호가 변형 이후를 의미하는 φ &#39; m, j 및 I &#39;m, j ( k )로 각각 식 (7)에서 I m, j 및 I m, j ( k ) N 개의 로드에 대해 N 번 반복합니다. 참고 : 4.3.1 및 4.3.2 단계의 위상 분포에 너무 많은 무작위 노이즈가있는 경우 sin / cos 필터 25 를 사용하여 위상을 평활화 할 수 있습니다. </li><li> 변형 전후의 j ( j = x , y ) 방향 ( 즉, Δ φ m, j = φ m, j - φ m, j )에서의 샘플링 모아레 무늬의 위상차를 결정한다. </li><li> 변위의 분포 u j , 정상 변형 ε j 를 <em&gt; j ( j = x , y ) 방향과 하중에 의한 시편의 전단 변형률 γ xy 를 구한다. 다음 방정식 6 , 21을 사용하십시오. <img alt="등식 8" src="/files/ftp_upload/55739/image008.jpg" /> (8) <img alt="등식 9" src="/files/ftp_upload/55739/image009.jpg" /> (9) <img alt="등식 10" src="/files/ftp_upload/55739/image010.jpg" /> (10) 참고 : 변형률 분포에 너무 많은 노이즈가있는 경우 필터 크기가 2 그리드 피치보다 작은 평균 평활화 필터를 사용할 수 있습니다. </li></ol></li><li> 결과 저장소 <ol><li> .tif 또는 .bmp 파일과 같은 이미지 형식 및 .txt 또는 .csv와 같은 텍스트의 모아레 무늬, 위상 (샘플링 피치가 T ≥3 픽셀 일 때), 변위 및 변형을 저장합니다. 파일. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Weller, R., Shepard, B. <a target="_blank" href="https://science.report/pub/12945776">Displacement measurement by mechanical interferometry.</a> Proc. Soc. Exp. Stress Anal. 6 (1), 35-38 (1948).</li>
<li>Kishimoto, S., Egashira, M., Shinya, N. <a target="_blank" href="http://opticalengineering.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=1072427">Microcreep deformation measurements by a moiré method using electron beam lithography and electron beam scan.</a> Opt. Eng. 32 (3), 522-526 (1993).</li>
<li>Ifju, P., Han, B. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11340-010-9404-9">Recent applications of moiré interferometry.</a> Exp. Mech. 50 (8), 1129-1147 (2010).</li>
<li>Zhang, H., Wu, C., Liu, Z., Xie, H. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/25/9/095002">A curved surface micro-moiré method and its application in evaluating curved surface residual stress.</a> Meas. Sci. Technol. 25 (9), 095002(2014).</li>
<li>Zhang, H., Liu, Z., Wen, H., Xie, H., Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subset+geometric+phase+analysis+method+for+deformation+evaluation+of+HRTEM+images%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Subset geometric phase analysis method for deformation evaluation of HRTEM images.</a> Ultramicroscopy. 171, 34-42 (2016).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S., Xie, H., Liu, Z., Lou, X. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026271412005094">In situ high temperature creep deformation of micro-structure with metal film wire on flexible membrane using geometric phase analysis.</a> Microelectron. Reliab. 53 (4), 652-657 (2013).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/22/10/105021">Simultaneous analysis of residual stress and stress intensity factor in a resist after UV-nanoimprint lithography based on electron moiré fringes.</a> J. Micromech. Microeng. 22 (10), 105021(2012).</li>
<li>Kishimoto, S., Wang, Q., Xie, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+surface+structure+of+butterfly+wings+using+the+scanning+electron+microscopic+moir%C3%A9+method%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Study of the surface structure of butterfly wings using the scanning electron microscopic moiré method.</a> Appl. Opt. 46 (28), 7026-7034 (2007).</li>
<li>Li, C., Liu, Z., Xie, H., Wu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+3D+SEM+Moir%C3%A9+method+for+micro+height+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Novel 3D SEM Moiré method for micro height measurement.</a> Opt. Express. 21 (13), 15734-15746 (2013).</li>
<li>Xie, H., Wang, Q., Kishimoto, S., Dai, F. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2732548">Characterization of planar periodic structure using inverse laser scanning confocal microscopy moiré method and its application in the structure of butterfly wing.</a> J. Appl. Phys. 101 (10), 103511(2007).</li>
<li>Tang, M., Xie, H., Wang, Q., Zhu, J. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/21/5/055110">Phase-shifting laser scanning confocal microscopy moiré method and its applications.</a> Meas. Sci. Technol. 21 (5), 055110(2010).</li>
<li>Xie, H., Kishimoto, S., Asundi, A., Boay, C. G., Shinya, N., Yu, J., Ngoi, B. K. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/11/1/305">In-plane deformation measurement using the atomic force microscope moiré method.</a> Nanotechnology. 11 (1), 24(2000).</li>
<li>Xie, H., Liu, Z., Fang, D., Dai, F., Gao, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/15/9/007">A study on the digital nano-moiré method and its phase shifting technique.</a> Meas. Sci. Technol. 15 (9), 1716(2004).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S., Yamauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-directional+structural+characterization+of+hexagonal+packed+nanoparticles+by+hexagonal+digital+moir%C3%A9+method%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Three-directional structural characterization of hexagonal packed nanoparticles by hexagonal digital moiré method.</a> Opt. Lett. 37 (4), 548-550 (2012).</li>
<li>Liu, Z., Lou, X., Gao, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143816609003054">Deformation analysis of MEMS structures by modified digital moiré methods.</a> Opt. Lasers Eng. 48 (11), 1067-1075 (2010).</li>
<li>Li, Y., Xie, H., Chen, P., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/22/2/025301">Theoretical analysis of moiré fringe multiplication under a scanning electron microscope.</a> Meas. Sci. Technol. 22 (2), 025301(2010).</li>
<li>Patorski, K., Wielgus, M., Ekielski, M., Kaźmierczak, P. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/24/3/035402">AFM nanomoiré technique with phase multiplication.</a> Meas. Sci. Technol. 24 (3), 035402(2013).</li>
<li>Wang, Q., Ri, S., Takashita, Y., Ogihara, S., et al. Chapter 33: Full-field measurements of principal strains and orientations using moiré fringes. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-22446-6">Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics</a>. Yoshida, S., et al. 3, Springer. 251-259 (2017).</li>
<li>Wang, Z., Han, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+iterative+algorithm+for+phase+extraction+of+randomly+phase-shifted+interferograms%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Advanced iterative algorithm for phase extraction of randomly phase-shifted interferograms.</a> Opt. Lett. 29 (14), 1671-1673 (2004).</li>
<li>Wang, Q., Xie, H., Hu, Z., Zhang, J., Sun, J., Liu, G. <a target="_blank" href="https://www.scientific.net/AMM.83.185">Residual thermo-creep deformation of copper interconnects by phase-shifting SEM moiré method.</a> Appl. Mech. Mater. 83, 185-190 (2011).</li>
<li>Ri, S., Fujigaki, M., Morimoto, Y. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11340-009-9239-4">Sampling moiré method for accurate small deformation distribution measurement.</a> Exp. Mech. 50 (4), 501-508 (2010).</li>
<li>Ri, S., Muramatsu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+error+analysis+of+the+sampling+moir%C3%A9+method+and+phase+compensation+methodology+for+single-shot+phase+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Theoretical error analysis of the sampling moiré method and phase compensation methodology for single-shot phase analysis.</a> Appl. Opt. 51 (16), 3214-3223 (2012).</li>
<li>Wang, Q., Ri, S., Tsuda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+sampling+Moir%C3%A9+as+a+substitute+for+microscope+scanning+Moir%C3%A9+for+high-sensitivity+and+full-field+deformation+measurement+at+micron%2Fnano+scales%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Digital sampling Moiré as a substitute for microscope scanning Moiré for high-sensitivity and full-field deformation measurement at micron/nano scales.</a> Appl. Opt. 55 (25), 6858-6865 (2016).</li>
<li>Dai, F., Wang, Z. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/263926500_Automatic_fringe_patterns_analysis_using_digital_processing_techniques_I_Fringe_center_method">Automatic fringe patterns analysis using digital processing tehniques: I fringe center method.</a> Acta Photonica Sinica. 28, 700-706 (1999).</li>
<li>Gutmann, B., Weber, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase-shifter+calibration+and+error+detection+in+phase-shifting+applications%3A+a+new+method%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Phase-shifter calibration and error detection in phase-shifting applications: a new method.</a> Appl. Opt. 37 (32), 7624-7631 (1998).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S., Tanaka, Y., Kagawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143816613000845">Micro/submicro grating fabrication on metals for deformation measurement based on ultraviolet nanoimprint lithography.</a> Opt. Lasers Eng. 51 (7), 944-948 (2013).</li>
<li>Min-Jin, T., Hui-Min, X., Yan-Jie, L., Xiao-Jun, L., Dan, W. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/29/9/098101">A new grating fabrication technique on metal films using UV-nanoimprint lithography.</a> Chin. Phys. Lett. 29 (9), 098101(2012).</li>
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설명 된 기술에서 표본에 주기적 패턴이없는 경우 도전 과제 중 하나는 도전 과제 인 마이크로 / 나노 스케일 그리드 또는 격자 (그리드로 약칭 ) 입니다. 그리드 피치는 변형 측정에 중요한 매개 변수이기 때문에 변형 전에 일정해야합니다. 재료가 금속, 금속 합금 또는 세라믹 인 경우, UV 또는 가열 나노 임프린트 리소그래피 (NIL) ( 27) , 전자빔 리소그래피 (EBL) 2 , 집속 이온빔 (FIB) 밀링 ( 6 ) 또는 그리드 복제 법 (26) 익숙한. 재료에 약한 폴리머가 포함되어 있으면 EBL 및 FIB 밀링이 제안되지 않습니다. 재료의 구성 요소가 내열성이 아닌 경우 NIL을 사용할 수 없습니다. 시험편이 박막 인 경우, 시험편을 분리하는 것이 쉽지 않기 때문에 그리드 복제 방법을 적용하기 어렵다. <...

마이크로 / 나노 스케일 변형 측정은 기계적 특성, 불안정한 거동, 잔류 응력 및 첨단 소재의 균열 발생을 평가하는 데 필수적입니다. 광학 기술은 비접촉, 전계 및 비파괴이므로 지난 수십 년 동안 변형 측정을 위해 다양한 광학 방법이 개발되었습니다. 최근, 마이크로 / 나노 스케일 변형 측정 기술은 주로 모아레 법 1 , 2 , 3 , 4 , 기하 위상 분석 (GPA) 5 , 6 , 푸리에 변환 (FT), 디지털 이미지 상관 (DIC) 전자 스펙 클 패턴 간섭계 (ESPI). 이 기술들 중에서 GPA와 FT는 다중 주파수가 존재하기 때문에 복잡한 변형 측정에 적합하지 않습니다. DIC 방법은 sim입니다.변형 캐리어가 랜덤 스페 클 (random speckle)이기 때문에 소음에 대한 무력감. 마지막으로 ESPI는 진동에 매우 민감합니다. 마이크로 / 나노 스케일의 모아레 법 중에서 가장 일반적으로 사용되는 방법은 전자 스캐닝 모아레 7 , 8 , 9 , 레이저 스캐닝 모아레 10 , 11 및 원자 힘 현미경 (AFM) 모아레 12 와 같은 현미경 스캐닝 모아레 법입니다 , 디지털 / 겹침 모아레 13 , 14 , 15 방법 및 곱셈 / 분수 모아레 방법 16 , 17 과 같은 현미경 기반의 모아레 방법이 있습니다. 스캔 모아레 방법은 넓은 시야, 높은 해상도lution, 무작위 소음에 둔감합니다. 그러나 기존의 스캔 모아레 방법은 샘플 스테이지 또는 스캔 방향을 90 ° 회전시키고 두 방향으로 모아레 무늬를 생성하기 위해 두 번 스캔해야하기 때문에 2D 변형 측정에 불편합니다 18 . 회전 및 이중 스캐닝 프로세스는 회전 오차를 유발하고 오랜 시간이 걸리며 2D 변형의 측정 정확도, 특히 전단 응력에 심각하게 영향을 미칩니다. 시간 위상 시프트 기술 19 , 20 은 변형 측정 정확도를 향상시킬 수 있지만 동적 테스트에 부적합한 시간 및 특수 위상 시프트 장치가 필요합니다. 샘플링 모아레 법 (21 , 22) 은 변위 측정에서 높은 정확도를 가지며, 현재 자동차 p나귀. 샘플링 모아레 법을 마이크로 / 나노 스케일 2D 스트레인 측정으로 확장하기 위해 2 픽셀 샘플링 모아레 무늬로부터 재구성 된 멀티 플라이어 모아레 법이 새로 개발되었으며이 측정법은 측정 값이 두 배로 민감하며 스캔 모아레 법이 유지된다. 또한 공간 위상 편이 샘플링 모아레 법은 다중 픽셀 샘플링 모아레 무늬로부터 개발되어 고정밀 변형률 측정이 가능합니다. 이 프로토콜은 상세한 변형률 측정 절차를 소개하며 연구원 및 엔지니어가 변형 측정 방법을 배우고 재료 및 제품의 제조 프로세스를 개선하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.

<table><tbody><tr><td>자동 연마 기계</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, Labor Force-100</td><td></td></tr><tr><td>탄소 섬유 강화 플라스틱</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc.&nbsp;</td><td></td><td></td>HYEJ16M95DHX1</tr><tr><td>컴퓨터</td><td>DELL Japan</td><td>VOSTRO</td><td>C ++ 프로그래밍 언어를 사용하여 다른 컴퓨터로 교체 할 수</td></tr> 있습니다 <tr><td>이미지 기록 소프트웨어</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>레이저 스캐닝 현미경에 설치</td></tr><tr><td>Ion Coater</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td><td></td><td></td>JEC3000F</tr><tr><td>레이저 스캐닝 현미경</td><td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>나노 임프린트 장치</td><td>일본 Laser Corporation&nbsp;</td><td>EUN-4200</td>은 <td>전자빔 리소그래피 장치 또는 집중된 이온 빔 밀링 장치로 교체할 수 있습니다</td></tr>. <tr><td>Nanoimprint Mold</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&mu; m pitch</td><td>맞춤형</td></tr><tr><td>Nanoimprint 레지스트</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&nbsp;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>연마 솔루션</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-스프레이 P 15&mu; m, 1&mu; m, 0.25&mu; m</td><td>거친 것부터 미세한</td></tr><tr><td>피펫</td>까지 사용 <td>AS ONE Corporation</td><td>10mL</td><td></td></tr><tr><td>모래 종이</td><td>마루모토 스트루어스 K.K.</td><td>SiC 호일 # 320, # 800</td><td>굵은</td></tr><tr><td>스핀 코터에서 미세한 스핀 코터</td>까지 사용 <td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

샘플링 모아레 프린지에서의 마이크로 / 나노 스케일 변형률 측정

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

이 연구는 전장 마이크로 / 나노 스케일 변형 측정을위한 샘플링 모아레 기법의 측정 절차와 원리를 설명합니다. 개발 된 기법은 두 가지 방식으로 수행 될 수 있습니다 : 재구성 된 곱셈 모아레 법 또는 공간 위상 변이 샘플링 모아레 법 사용. 표본 그리드 피치가 약 2 픽셀 인 경우, 2- 픽셀 샘플링 모아레 무늬가 생성되어 변형 측정을위한 곱셈 모아레 패턴을 재구성합니다. 변위 및 변형 감도는 동일한 넓은 시야에서 기존 스캐닝 모아레 방법보다 두 배 높습니다. 표본 그리드 피치가 3 픽셀 이상이거나 또는 그보다 크면 다중 픽셀 샘플링 모아레 무늬가 생성되고 공간 위상 변이 기술이 전체 필드 변형 측정을 위해 결합됩니다. 변형률 측정 정확도가 크게 향상되고 자동 배치 측정을 쉽게 수행 할 수 있습니다.두 가지 방법 모두 기존의 모아레 기법과 같이 표본 또는 주사선을 회전시키지 않고 단일 샷 그리드 이미지에서 2 차원 (2D) 변형률 분포를 측정 할 수 있습니다. 예를 들어 두 탄소 섬유 강화 플라스틱 시험편의 전단 변형률을 포함한 2D 변위 및 변형률 분포를 3 점 굽힘 시험에서 측정했습니다. 제안 된 기술은 다양한 재료의 기계적 성질, 균열 발생 및 잔류 응력의 비파괴적인 정량 평가에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

2 개의 탄소 섬유 강화 플라스틱 (CFRP) 시편 (# 1 및 # 2)의 2D 변위 및 변형률 분포는 모아레 형성 원리 23 및 측정 프로세스 ( 그림 1 )에 따라 측정되었습니다. CFRP 시험편은 직경이 10-11 μm 인 K13D 탄소 섬유와 에폭시 수지로 만들어졌다. CFRP # 1의 변형은 2 단계 샘플링 모아레 무늬에서 재구성 된 곱셈 모아레 법을 사용하여 결정되었고, CFRP # 2의 것은 3 단계 샘플링 모아레 무늬로부터 공간 위상 변이 샘플링 모아레 법을 사용하여 측정되었다. A) CFRP # 1의 변형 측정 CFRP # 1의 두께, 길이 및 ...

마이크로 / 나노 스케일에서 고정밀 변형률 분포 측정을위한 2 픽셀 및 다중 픽셀 샘플링 방법을 특징으로하는 샘플링 모아레 기법이 여기에 제시됩니다.

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

이 실험의 전반적인 목적은 2픽셀 또는 다중 픽셀 샘플링 모아레를 사용하여 마이크로 또는 나노 규모에서 재료의 변형률 분포를 정확하게 측정하는 것입니다.

micronano-scale-strain-distribution-measurement-from-sampling-moir

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연구

JoVE Journal

Engineering

공학

이 논문은 세균 바이오 필름과 현장에서 인터페이스에서 미생물에 의해 만들어진 복잡한 생활 소재의 로컬 기계적 특성을 측정 할 수있는 전용 자기 핀셋의 개발에 씨앗을 품고 자기 입자의 원격 작동에 따라 원래의 방법을 보여줍니다.

에 대한 마이크로 미터 프로브의 원격 자기 발동<em&gt; 현장에서</em세균 바이오 필름 물성&gt; 3D 매핑

nanodetection 대​​한 바람직하지 않은 레이저 지터 노이즈를 제거하도록 설계 기준 간섭계 기술은, 매우 높은 품질 계수의 마이크로 공동 프로빙에 이용된다. 어셈블리, 설정 및 데이터 수집을위한 지침은 캐비티 품질 계수를 특정하기위한 측정 과정과 함께 제공된다.

Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

Described는 부착 세포와 미세 구조 기질 사이의 기계적 상호 작용을 정량화하기 위한 프로토콜입니다. 이러한 상호 작용은 이동, 증식, 분화 및 세포사멸을 포함한 필수 세포 행동과 밀접하게 연결되어 있습니다. 이 프로토콜은 MechProfiler라는 오픈 소스 이미지 분석 소프트웨어를 제공하며, 이를 통해 각 마이크로포스트에 관련된 힘을 결정할 수 있습니다.

Micropost 배열에 쉽고 정확한 - 기계 프로파일

우리는 단축 인장 시험을 거친 혈관 조직 샘플의 국소 표면 변형장을 특성화하기 위해 디지털 이미지 상관관계를 사용하는 방법을 설명합니다. 이러한 측정은 샘플의 기계적 반응의 정확한 정량화와 구성적 응력-변형률 관계의 생성을 용이하게 합니다.

디지털 이미지의 상관 관계를 사용하면 혈관 조직 표본의 로컬 균주의 특성을

전기적 보조 변형 (EAD)에 대한 전기 및 열 영향을 분리하는 것은 거시적 인 샘플을 사용하여 매우 어렵습니다. 금속 샘플 마이크로 및 나노 구조와 함께 커스텀 테스트 절차가 개발되어이 샘플에서 주울 가열 및 전위 전개없이 형성에인가 된 전류의 영향을 평가했습니다.

에 대한 소설 방법<em&gt; 현장에서</em&gt; 나노 크기 시편의 전자 기계적 특성 분석

우리는 바위와 싱크 로트 론 X-radiation과 함께 다 모 루 변형 기구 내에서 미네랄 집계에 압축 실험에 대 한 자세한 절차를 보고 합니다. 이러한 실험 궁극적으로 geomaterials에서 압축 프로세스에 빛이 나 고는 샘플 내에서 스트레스 분산의 정량화를 허용 합니다.

바위와 무기물 집계 싱크 로트 론 기반 x 선 회절을 사용 하 여 차가운 압축 하는 동안 스트레스 배포

Microstructurally 작은 피로 균열 성장 동작 하위 곡물 수준에서 누적 변형 필드 공개 균열 성장 속도 측정 및 스트레인 필드 분석을 결합 하 여 비 발한 방법론 접근을 사용 하 여 조사입니다.

전체 필드 스트레인 측정 Microstructurally 작은 피로 균열 전파 디지털 이미지 상관 관계 메서드를 사용 하 여

이 작품은 증폭 메커니즘과 향상된 3D 프린터를 사용하여 제조 된 폴리 디메틸 실록산 현미경으로 구성된 변형 측정 센서를 제공합니다.

개선된 3D 프린터로 변형 측정 장치 생산

이 프로토콜은 참조가 없는 견인력 현미경으로 사용하기 위해 폴리(에틸렌 글리콜) 기반 하이드로겔에 내장된 형광 선한 마커의 3차원 배열을 제작하기 위해 다광자 리소그래피를 구현하기 위한 지침을 제공합니다. 플랫폼. 이 지침을 사용하여 3D 재료 변형률 측정 및 셀룰러 견인 계산이 단순화되어 고처리량 견인력 측정을 촉진합니다.

레퍼런스 프리 견인력 현미경 플랫폼 제작 및 구현

이 논문은 힘줄 외식편 내에서 국소 2D 조직 변형을 측정하기 위한 오픈 소스 디지털 이미지 상관 알고리즘에 대해 설명합니다. 이 기술의 정확성은 여러 기술을 사용하여 검증되었으며 공개적으로 사용할 수 있습니다.

오픈 소스 디지털 이미지 상관관계를 통한 힘줄의 국소 조직 변형 측정

이 프로토콜은 소변형 영역에서 미세구조의 기계적 특성을 정확히 측정할 수 있는 압축 시험 장치의 구성과 이 장치를 이용한 체계적인 압축 시험 방법을 제시합니다. 제안된 장치는 다양한 미세구조와 폴리머 기반 재료의 기계적 거동을 분석하는 데 사용될 수 있습니다.

소변형에서의 압축 응력-변형률 반응 측정

배우세요 샘플링 모아레 기법을 활용한 미세/나노 스케일 전장 변형률 측정 방법입니다. 탄소섬유강화플라스틱 시편에서 2차원 변위와 전단 변형률을 고감도로 분석할 수 있습니다.

샘플링 모아레 프린지에서의 마이크로 / 나노 스케일 변형률 측정

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