Name: Micro / Nano-schaal Distributiemeting van Steekproef Moiré Fringes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Leer micro- en nanoschaal vervormingsmeting met sampling moiré-technieken voor materialenonderzoek. Deze methode biedt hogere gevoeligheid en volledig veld analyse zonder monsterrotatie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd ondersteund door JSPS KAKENHI, subsidie ​​nummers JP16K17988 en JP16K05996, en door het Kruisministeriële Strategische Innovatie Promotie Programma, Unit D66, Innovatieve Meting en Analyse voor Structuurmaterialen (SIP-IMASM), beheerd door het kabinet kantoor. De auteurs zijn ook dankbaar voor Drs. Satoshi Kishimoto en Kimiyoshi Naito bij NIMS voor hun CFRP materiaal.

1. Bevestiging van het Micro / Nano-schaalrooster op het specimen <ol><li> Machining van het monster <ol><li> Snijd het monster naar de maat die nodig is door het specifieke laadapparaat dat wordt gebruikt onder een microscoop ( bijv. 1 x 5 x 30 mm 3 ), waardoor het oppervlak waargenomen moet worden 1,5x groter dan het belang van de omgeving. </li><li> Pools het monsteroppervlak dat moet worden waargenomen (bijvoorbeeld 1 x 30 mm 2 ), met behulp van grof en fijn zandpapier op een automatische poetsmachine ( bv. Gebruik SiC folie # 320 gedurende 3 minuten en dan # 800 gedurende 1 minuut bij 150 rpm En 30 N). Reinig het monster met water na elke polijststap. </li><li> Poolt hetzelfde monsteroppervlak, achtereenvolgens met behulp van grove en fijne poleeroplossingen op de automatische poetsmachine (bijvoorbeeld gebruik DP-Spray P 15 μm gedurende 5 minuten, P 1 μm gedurende 8 minuten en P 0,25 μm gedurende 10 minuten bij 150 rpm en 30 N). Reinig het monster met water na elke poetsmiddelG stap. </li></ol></li><li> Fabricage van het Micro / Nano-schaalrooster als er geen periodiek patroon op het monster bestaat OPMERKING: Deze stap kan weggelaten worden als er op het microfoonschaal een speciaal natuurlijk periodiek patroon op het oppervlak van het monster bestaat. Kies de roosterfabricatiemethode uit het volgende: ultraviolet (UV) of verwarmingsnanoimprint lithografie (NIL) 26 , elektronische bundel lithografie (EBL) 2 , en gefreesde ionbundel (FIB) frezen 6 . OPMERKING: Het roosterfabricageproces wordt hier geïntroduceerd, met UV NIL als voorbeeld. <ol><li> Druppel 2 ml UV-weerstand op het monsteroppervlak met een pipet. </li><li> Bedek de weerstand op het monsteroppervlak met een spincoater bij 1500 rpm gedurende 60 s. </li><li> Druk een nanoimprint schimmel op de weerstandlaag bij een druk van 0,2 MPa. Ontvang de weerstand tegen UV met een golflengte van 375 nm gedurende 30 s. </li><li> Scheid de nanoimprintvorm uit het specimenoppervlak. </li></ol&gt; </li><li> Observatie van het rooster op het monster met behulp van een microscoop <ol><li> Bedek een platina of gouden laag met een dikte van 3-10 nm op het rasteroppervlak met behulp van een ionencoater ( bijv. Coating gedurende 30 s bij 3 Pa met een sputterstroom van 30 mA). </li><li> Zet het monster onder een laserscanningsmicroscoop (LSM) 23 . OPMERKING: Andere microscopen kunnen ook worden gebruikt, zoals een transmissie-elektronmicroscoop (TEM) 5 , een atoomkrachtmicroscoop (AFM) 12 , of een scan-elektronenmicroscoop (SEM) 7 . </li><li> Pas de focus aan en geef een rasterbeeld op met behulp van de microscoop door op &quot;Capture&quot; en &quot;File | Export | Image File&quot; in de beeldopnameprogramma van de microscoop te klikken. </li></ol></li><li> Berekening van het rasterpunt (nm of μm) van het specimen uit het rasterbeeld <ol><li> Bereken de gemiddelde waarde van meer dan 10 grId plaatsen in het centrale gedeelte van het rasterbeeld om de potentiële invloed van de scan of lensvervorming te vermijden. OPMERKING: Het rooster op het monster kan gedurende enkele dagen op kamertemperatuur worden opgeslagen. </li></ol></li></ol> 2. Acquisitie van rasterafbeeldingen in de laadtest <ol><li> Voorbereiding van de laadtest onder de microscoop <ol><li> Bevestig het monster op een laadapparaat, zoals een trek-, druk-, verwarmings- of elektrisch laadapparaat, onder de microscoop. OPMERKING: als de roosterhoogte minder dan 20 nm bedraagt, dient een TEM of AFM te worden gebruikt. Als de gridhoogte 20 nm tot 10 μm bedraagt, kan een SEM gebruikt worden. Als de roosterhoogte groter is dan 400 nm, kan een LSM gebruikt worden. </li><li> Stel de laadsnelheid in ( bijv. 0,01 mm / s) en de incrementele stap- of verplaatsingsstap ( bijv. 0,5 N / stap of 0,024 mm / stap) volgens de specifieke vereisten. Voorinstelling van zowel de belasting als de verplaatsing naar nul. </li><li> Maak het rooster surfenAas in het observatievlak. Kies een gebied van belang onder een lage vergroting door het monster stadium van de microscoop te verplaatsen of te roteren. </li><li> Selecteer een passende vergroting door de gridhoogte in de afbeelding groter te maken dan 1,8 × een pixelformaat. OPMERKING: Het is beter om de rasterhoogte in de afbeelding groter dan 2 pixels te maken. Hoe meer pixels een roosterhoogte correspondeert, hoe hoger de nauwkeurigheid van de vervormingsmeting, maar hoe kleiner het meetveld van de meting. </li></ol></li><li> Verzameling van rasterafbeeldingen in de laadtest <ol><li> Bewaar een rasterafbeelding van het bezienswaardige gebied voordat u het laden door op &quot;Beeldopname&quot; en &quot;Bestand | Uitvoer | Beeldbestand&quot; in de beeldopnameprogramma van de microscoop te klikken. </li><li> Begin het monster in situ op de microscoop te laden door de eerste laadstap uit te oefenen ( bijv. 0,5 N of 0,024 mm) met behulp van de bedieningssoftware van het laadapparaat. </li><li> RecGeef een rasterafbeelding van het belangstellingsgebied na de eerste laadstap ( bijv. 0,5 N of 0,024 mm) door in het beeldopnameprogramma van de microscoop op &quot;Capture&quot; en &quot;File | Export | Image File&quot; te klikken. Zorg ervoor dat de vergroting en de werkafstand van de microscoop onveranderd blijven. </li><li> Ga door met het laden van het monster door elke ladingsstap uit te voeren met behulp van het laadapparaat. Noteer het rasterbeeld na elke laadstap totdat het exemplaar is gebroken of tot een bepaalde waarde is bereikt ( bijv. 19 maal opladen en 19 rasterafbeeldingen opnemen bij 1 N, 1,5 N, 2,0 N, ..., 10 N, met intervallen van 0,5 N, of bij 0,048 mm, 0,072 mm, 0,096 mm, ..., 0,48 mm, met intervallen van 0,024 mm). Zorg ervoor dat de vergroting en werkafstand van de microscoop ongewijzigd blijft. OPMERKING: De rasterafbeeldingen kunnen voor een willekeurige lange tijd opgeslagen worden. </li></ol></li></ol> 3. Generatie van Steekproef Moiré Fringes voor en na Deformatie <ol><li> Schatting van Grid Pitches (pixel) in de Grid Images <ol><li> Schat de rasterhoogte (eenheid: pixel) in het rasterbeeld voor het laden door de afstand tussen de centra van twee aangrenzende rasterpunten in een beeldverwerkingssoftware te meten (bijvoorbeeld Microsoft Paint). </li><li> Schat de rasterhoogte in het rasterbeeld bij de maximale belasting. </li></ol></li><li> Bepaling van het steekproefpunt (pixel) <ol><li> Ga naar stap 3.2.2 als de roosterhoogtes vóór en na deformatie tussen 1,8 en 2,5 pixels liggen. Ga naar stap 3.2.3 wanneer de rasterhoogtes vóór en na deformatie tussen de 2,4 en 3,6 pixels liggen. Ga naar stap 3.2.4 wanneer de rasterhoogte vóór en na deformatie groter is dan 3,2 pixels. </li><li> Stel de bemonsteringshoogte in op T = 2 pixels. Ga verder naar stap 3.3. </li><li> Stel de bemonsteringshoogte in op T = 3 pixels. Ga verder naar stap 3.3. </li><li> Stel de bemonsteringshoogte T in een positiefInteger binnen 0,75x en 1,25x de gridhoogtes vóór en na deformatie, bepaald uit overvloedige simulatieresultaten 22 . OPMERKING: als er 2 positieve gehele getallen zijn die voldoen aan de vereisten in stappen 3.2.1 en 3.2.4, is het beter om het grotere gehele getal als de steekproefhoogte te kiezen. Als er 3 of meer positieve gehele getallen zijn die aan de eisen voldoen, is het beter om het middengetal te kiezen, zolang het een beetje groter is dan de bemonsteringshoogte. </li></ol></li><li> Generatie van bemonstering Moiré Fringes Voor vervorming <ol><li> Open het rasterbeeld voor vervorming. Uitgaande van het feit dat de x- richting horizontaal naar rechts is, is de y- richting verticaal naar beneden en is de coördinaat (0, 0) in de linkerbovenhoek, bereken de beeldbreedte W in de x- richting en de beeldhoogte H in de y- richting . OPMERKING: De y- richting kan ook gedefinieerd worden alsVerticaal omhoog. </li><li> Ga naar stap 3.3.3 om moiré fringes te genereren in de y- richting. Ga naar stap 3.3.7 om moiré fringes in de x- richting te genereren. </li><li> Verwerk het rasterbeeld op een rasterbeeld met een laagdoorlaatfilter (LPF). Gebruik bijvoorbeeld een FT-algoritme om het raster te onderdrukken, met een hoofdrichting van x , waarbij de hoofdrichting wordt gedefinieerd als de richting loodrecht op de rasterlijnen. Stel de filtergrootte dicht bij de gridhoogte. </li><li> Tin het rasterbeeld uit door alleen de grijze waarden in verschillende horizontale lijnen te extraheren, waarbij de afstand van de bemonsteringshoogte T ( T ≥2) van y = k pixels ( k = 0) ( figuur 1 ) Waarden in steekproeflijnen van y = k pixels, y = k + T pixels, ..., y = k + iT pixels, waar ik een poPositief geheel getal). Maak de coördinaat van de laatste bemonsteringslijn, k + iT , kleiner dan de beeldhoogte H. </li><li> Genereer een steekproef moiré patroon in de y- richting door interfaces met volledige veldintensiteit (lineair of B-spline) van de afbeelding met horizontale steekproeflijnen uit te voeren. </li><li> Genereer andere T -1 sampling moiré patronen in de y- richting door stappen 3.3.4 en 3.3.5 T -1 keer te herhalen door k te veranderen bij de incrementele stap van 1 pixel ( dwz het verschuiven van het beginpunt van het verdunnen naar y = k Pixels; k = 1, ..., T -1). </li><li> Gebruik dezelfde procedures in stappen 3.3.3-3.3.6 om ruimtelijke faseverschuivende steekproef moirépatronen in de x- richting te genereren door x naar y in stap 3.3.3 te veranderen, de beeldhoogte H te veranderen naar de beeldbreedte W , En verander y naar x in stappen 3.3.4-3.3.6. OPMERKING: De bemonsteringshoogte in de x- richting kan verschillen van die in de y- richting. </li></ol></li><li> Generatie van bemonstering Moiré Fringes na vervorming <ol><li> Open alle rasterafbeeldingen op verschillende ladingen. Stel dat het aantal rasterafbeeldingen N is . </li><li> Genereer N groepen van T -step ruimtelijke faseverschuivende moiré fringes in de y- richting door de stappen 3.3.3-3.3.6 N keer te herhalen. </li><li> Genereer N groepen van T -step ruimtelijke fase-shifting moiré fringes in de x- richting door stap 3.3.7 N keer te herhalen. </li></ol></li></ol> 4. Deformatiemeting van het monster in de laadtest <ol><li> Bepaling van de intensiteiten van Moiré Fringes voor en na vervorming <ol><li> Ontleed de intensiteiten van de T- step moiré fringes voor vervorming in tHij geeft de richting in stappen 3.3.5 en 3.3.6; Bepaal die moiré-intensiteiten in de x- richting in stap 3.3.7. Beschrijf de T- step ( T ≥2) moiré intensiteiten vóór vervorming in de j ( j = x , y ) richting met behulp van de volgende vergelijking 23 : <img alt="Vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/55739/image001.jpg" /> (1) Waar p j de gridhoogte voor vervorming in de j ( j = x , y ) richting is, is A de gemoduleerde amplitude en D omvat de achtergrond en de hogere frequentie intensiteiten. </li><li> Ontleed de intensiteiten van de T- step moiré fringes na deformatie in de y- richting in stap 3.4.2 en bepaal die moiré-intensiteiten in de x- richting in stap 3.4.3. Beschrijf de T- step ( T ≥ 2) moiré intensiteiten na vervormingIn de richting j ( j = x , y ) met dezelfde vergelijking als hierboven (vergelijking 1) door I m, j ( k ), p j , A en D naar I &#39; m, j ( k ), p &#39; J , A &#39;en D &#39;, waar het superscript-enkel citaat betekent na vervorming. OPMERKING: als de steekproefhoogte T ≥ 3 pixels is, ignoreer deze stap en ga verder naar stap 4.3. </li></ol></li><li><ol><li> Reconstructeer vermenigvuldiging moiré fringes van de vermenigvuldigingsinterferentie tussen de twee-stappen monstername moiré intensiteiten ( Figuur 1a ) voor vervorming onder gebruikmaking van de volgende vergelijking 23 <img alt="Vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/55739/image002.jpg" /> (2) Waar ik veel ben , j staat voor de intensiteit oF de gereconstrueerde vermenigvuldiging moiré fringes in de j ( j = x , y ) richting voor vervorming. </li><li> Verwerk de gereconstrueerde vermenigvuldiging moiré fringes voor vervorming met behulp van de fringe centreringstechniek 24 . Opeenvolgende gehele getallen en halve gehele getallen f j = [1, 1,5, 2, 2,5, ...] aan de fringe-orders toewijzen aan de middellijnen van de gereconstrueerde vermenigvuldiging moiré. OPMERKING: Als de vermenigvuldigde moiré fringes te dicht zijn, kunnen de fringe-orders van de tweetraps monstername moiré eerst worden bepaald ( dwz f j ( 0) = [1, 0, 2, 0, 3, 0, ...] en F j (1) = [0, 1,5, 0, 2,5, 0, 3,5, ...]). De fringe orde van de vermenigvuldigde moiré fringes zal f j = f j (0) + f j (1) = [1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, ...] zijn. De verplaatsing van de stijf lichaam heeft geen invloed op het spanningsresultaat. </li><li> Meet de relatieve druk van het monster vóór vervorming ten opzichte van de bemonsteringshoogte met behulp van de volgende vergelijkingen 23 <img alt="Vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55739/image003.jpg" /> (3) <img alt="Vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/55739/image004.jpg" /> (4) Waar u j _rela en ε j _rela de relatieve verplaatsing en de relatieve druk van het monster voor respectievelijk vervorming in de j ( j = x , y ) richting voorstellen en y xy _rela de relatieve schuifspanning voor de vervorming uitmaakt. </li><li> Herhaal stappen 4.2.1-4.2.3 om de relatieve stammen van het monster na deformatie in de x- en y-richtingen voor N- tijden te bepalen, te veranderen I multi, j , I m, j (0), I m, j </Em&gt; (1), pj , A , D, j jrela ( j = x , y ), ε j _rela en γ xy _rela in vergelijkingen (2) - (4) tot I &#39; multi, j , I &#39; M, j (0), I &#39; m, j (1), p &#39; j , A &#39;, D &#39;, j&#39;rela (j = x, y), e &#39; j _rela en respectievelijk y &#39; xy _rela , Waar het superscript enkel citaat betekent na vervorming. </li><li> Bepaal de werkelijke normale vervorming ε j in de richting j ( j = x , y ), wat de relatieve verandering is van de gridhoogte en de schuifspanning, y xy , welke is absoluutE variatie van de gridhoek van het monster veroorzaakt door de belasting van de relatieve stammen vóór en na vervorming 20 . <img alt="Vergelijking 5" src="/files/ftp_upload/55739/image005.jpg" /> (5) <img alt="Vergelijking 6" src="/files/ftp_upload/55739/image006.jpg" /> (6) </li></ol></li><li> Deformatiemeting Wanneer de bemonsteringstelling T ≥ 3 pixels is <ol><li> Bereken de fase van de sampling moiré fringes in de j ( j = x , y ) richting voor deformatie wanneer k = 0 ( Figuur 1b ) met behulp van de ruimtelijke faseverschuivingstechniek 21 <img alt="Vergelijking 7" src="/files/ftp_upload/55739/image007.jpg" /> (7) </li><li> Verkrijg de fase van de sampling moiré fringes in de j ( j = x , y ) richting na vervorming wanneer k = 0 door φ m te vervangen , <eM&gt; j en I m, j ( k ) in vergelijking (7) met respectievelijk φ &#39; m, j en I &#39; m, j ( k ), waar het superscript enkel citaat betekent na vervorming. Herhaal N keer voor N belastingen. OPMERKING: Als er te veel willekeurig geluid is in de faseverdelingen in stappen 4.3.1 en 4.3.2, kan een zonde / cos filter 25 gebruikt worden om de fasen te gladden. </li><li> Bepaal het faseverschil van de sampling moiré fringes in de j ( j = x , y ) richting voor en na deformatie ( dwz Δφ m, j = φ &#39; m, j - φ m, j ). </li><li> Meet de verdelingen van verplaatsing u j , normale stam ε j in de <eM&gt; j ( j = x , y ) richting, en de schuifspanning γ xy van het monster veroorzaakt door de belasting. Gebruik de volgende vergelijkingen 6 , 21 <img alt="Vergelijking 8" src="/files/ftp_upload/55739/image008.jpg" /> (8) <img alt="Vergelijking 9" src="/files/ftp_upload/55739/image009.jpg" /> (9) <img alt="Vergelijking 10" src="/files/ftp_upload/55739/image010.jpg" /> (10) OPMERKING: Als er teveel lawaai is in de spanningverdelingen, kan een gemiddeld gladingsfilter worden gebruikt, met een filtergrootte kleiner dan 2 rasterstanden. </li></ol></li><li> Resultaatopslag <ol><li> Bewaar de gegevens van de moiré fringes, fasen (wanneer de bemonsteringshoogte T ≥3 pixels is), verplaatsingen en stammen in de vormen van afbeeldingen, zoals .tif of .bmp-bestanden en tekst, zoals .txt of .csv bestanden. </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>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

In de beschreven techniek is één uitdagende stap het micro / nano-schaalrooster of raster (verkort als rooster) fabricage 26 indien er geen periodiek patroon op het monster bestaat. De gridhoogte moet uniform zijn voor vervorming, omdat het een belangrijke parameter is voor de vervormingsmeting. Als het materiaal een metaal, een metaallegering of een keramische, UV-of verwarmingsnanoimprint lithografie (NIL) 27 , elektronische bundel lithografie (EBL) 2 i...

Deformatiemetingen van micro / nano-schaal zijn van vitaal belang voor de evaluatie van de mechanische eigenschappen, instabiliteitsgedrag, restspanning en kraakgevallen van geavanceerde materialen. Aangezien optische technieken niet contact hebben, volledig veld en niet destructief zijn, zijn er gedurende de laatste decennia verschillende optische methoden ontwikkeld voor deformatiemeting. In de afgelopen jaren omvatten de metingstechnieken voor de micro / nano-schaal vervorming hoofdzakelijk de moiré-methoden 1 , 2 , 3 , 4 , geometrische faseanalyse (GPA) 5 , 6 , Fourier-transformatie (FT), digitale beeldcorrelatie (DIC) Elektronische spekpatroon interferometrie (ESPI). Onder deze technieken zijn GPA en FT niet goed geschikt voor complexe vervormingsmetingen omdat er meerdere frequenties bestaan. De DIC-methode is simPle maar machteloos tegen geluid omdat de vervormingsdrager willekeurig is. Ten slotte is ESPI sterk gevoelig voor trillingen. Onder de methoden van micro / nano-schaal moiré zijn de meest gebruikte methoden momenteel de methoden voor het scannen van microscoopzoeken, zoals elektronische scanning moiré 7 , 8 , 9 , laser scanning moiré 10 , 11 en atoomkrachtmicroscoop (AFM) moiré 12 , En sommige microscoop gebaseerde moiré methoden, zoals de digitale / overlappende moiré 13 , 14 , 15 methode en de vermenigvuldiging / fractionele moiré methode 16 , 17 . De scanning moiré methode heeft vele voordelen, zoals een breed gezichtsveld, hoge resoLut, en ongevoeligheid voor willekeurig geluid. De traditionele scanning moiré methode is echter ongemakkelijk voor 2D-stammetingen, omdat het nodig is om de steekproefstadium of de aftastrichting te draaien met 90 ° en twee keer te scannen om moiré fringes in twee richtingen 18 te genereren. Rotatie en de dubbele aftastprocessen introduceren rotatiefout en duurt een lange tijd, waardoor de meetnauwkeurigheid van de 2D-stam ernstig wordt beïnvloed, met name voor de schuifspanning. Hoewel de temporale faseverschakelingstechniek 19 , 20 de nauwkeurigheid van de vervormingsmeting kan verbeteren, vereist het tijd en een speciaal faseverschuivingsapparaat dat niet geschikt is voor dynamische tests. De methode 21 , 22 van de bemonstering moiré heeft een hoge nauwkeurigheid in verplaatsingsmetingen en wordt nu hoofdzakelijk gebruikt voor afbuigingsmetingen op bruggen wanneer auto&#39;s pass. Om de steekproef moirémethode uit te breiden naar micro-nano-schaal 2D-stammetingen, is een gereconstrueerde vermenigvuldigde moirémethode nieuw ontwikkeld 23 uit 2-pixel sampling moiré fringes, waarin de metingen tweemaal zo gevoelig zijn en het brede gezichtsveld van de Scanning moiré methode wordt bewaard. Bovendien is de ruimtelijke faseverschuivende monsternemoiremethode ook ontwikkeld uit multi-pixel sampling moiré fringes, waardoor nauwkeurige strainmetingen mogelijk zijn. Dit protocol zal de gedetailleerde spanmetingsprocedure introduceren en zal naar verwachting onderzoekers en ingenieurs helpen om deformatie te meten, de productieprocessen van materialen en producten te verbeteren.

<table><tbody><tr><td>Automatische polijstmachine</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, Labor Force-100</td><td></td></tr><tr><td>Koolstofvezelversterkt plastic</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc. </td><td>HYEJ16M95DHX1</td><td></td></tr><tr><td>Computer</td><td>DELL Japan</td><td>VOSTRO</td><td>Kan worden vervangen door een andere computer met C++ programmeertaal</td></tr><tr><td>Beeldopnamesoftware</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>Geïnstalleerd in een laserscanmicroscoop</td></tr><tr><td>Ion Coater</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td><td>JEC3000F</td><td></td></tr><tr><td>Laserscanmicroscoop</td><td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>Nanoimprint-apparaat</td><td>Japan Laser Corporation&nbsp;</td><td>EUN-4200</td><td>Kan worden vervangen door een elektronenstraal-lithografieapparaat of een gefocuste ionenstraalfreesapparaat</td></tr><tr><td>Nanoimprint-mal</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&mu;m pitch</td><td>Aangepast</td></tr><tr><td>Nanoimprint-resistent</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&nbsp;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>Polijstmiddel</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-Spray P 15&mu;m, 1&mu;m, 0.25&mu;m</td><td>Gebruik van grof tot fijn</td></tr><tr><td>Pipet</td><td>AS ONE Corporation</td><td>10mL</td><td></td></tr><tr><td>Schuurpapier</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>SiC Folie #320, #800</td><td>Gebruik van grof tot fijn</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

micro / nano-schaal distributiemeting van steekproef moiré fringes

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

Dit werk beschrijft de meetprocedure en de principes van een steekproef moiré-techniek voor volumebelasting micro / nano-schaal vervorming metingen. De ontwikkelde techniek kan op twee manieren worden uitgevoerd: gebruik maken van de gereconstrueerde vermenigvuldigde moiré-methode of de ruimtelijke faseverschuivende monstername moiré-methode. Wanneer de specimen roosterhoogte ongeveer 2 pixels is, worden 2-pixel sampling moiré fringes gegenereerd om een ​​vermenigvuldiging moiré patroon te reconstrueren voor een vervormingsmeting. Zowel de verplaatsings- als strain gevoeligheden zijn tweemaal zo hoog als in de traditionele scan moiré methode in hetzelfde brede gezichtsveld. Wanneer de monstergraad rond of meer dan 3 pixels is, worden multipixel sampling moiré fringes gegenereerd, en een ruimtelijke faseverschuivingstechniek wordt gecombineerd voor een full-field deformation meting. De nauwkeurigheid van de meetmethode is aanzienlijk verbeterd en de automatische batchmeting is gemakkelijk te bereiken.Beide methoden kunnen de tweedimensionale (2D) stamverdelingen meten van een single-shot-rasterbeeld zonder de specimen of scanlijnen te roteren, zoals bij traditionele moiré-technieken. Als voorbeeld werden de 2D-verplaatsings- en spanverdelingen, inclusief de schuifstammen van twee koolstofvezelversterkte kunststofmonsters, gemeten in driepunt buigende tests. De voorgestelde techniek zal naar verwachting een belangrijke rol spelen in de niet-destructieve kwantitatieve evaluaties van mechanische eigenschappen, kraakgevallen en restspanning van een verscheidenheid aan materialen.

De 2D-verplaatsings- en spanverdelingen van twee koolstofvezelversterkte plastic (CFRP) monsters (# 1 en # 2) werden gemeten volgens het moiréformatieprincipe 23 en het meetproces ( Figuur 1 ). De CFRP-monsters werden opgebouwd uit 10-11 μm diameter K13D koolstofvezels en epoxyharsen. De vervorming van CFRP # 1 werd bepaald met behulp van de gereconstrueerde vermenigvuldiging moiré methode uit twee-stappen monsterende moiré fringes, e...

Hier wordt een monstername moiré-techniek met 2-pixel- en multi-pixel bemonsteringsmethoden voor nauwkeurige strainverdelingsmetingen op de micro / nano-schaal weergegeven.

Micro / Nano-schaal Distributiemeting van Steekproef Moiré Fringes

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

Het algemene doel van dit experiment is om de rekverdelingen van materialen op micro- of nanoschaal nauwkeurig te meten met behulp van de twee-pixel of multi-pixel sampling moiré-methode

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Time-lapse microscopie- en beeldverwerkingstechnieken werden gebruikt om fibroblastgemedieerde gelverdichting en fibrinevezelherschikking in een milieuvriendelijke bioreactor gedurende een periode van 48 uur te observeren en te analyseren.

Observeren en kwantificeren van fibroblast-gemedieerde Fibrin Gel Compaction

Er werd een nieuw beeldvormingsprotocol ontwikkeld met behulp van een op maat gemaakte motorgestuurde mechanische actuator om de meting van realtime-responsen op mechanische spanning in levende cellen mogelijk te maken. Relevant voor mechanobiologie, kan het systeem spanningen tot 20% toepassen terwijl het realtime beeldvorming met confocale of atomaire krachtmicroscopie mogelijk maakt.

Live cell imaging tijdens Mechanical Stretch

We beschrijven het gebruik van digitale beeldcorrelatie om het lokale oppervlaktespanningsveld op vasculaire weefselmonsters te karakteriseren die zijn onderworpen aan uniaxiale trektesten. Deze metingen vergemakkelijken een nauwkeurige kwantificering van het mechanische antwoord van het monster en de generatie van constitutieve spanning-deformatierelaties.

Met behulp van Digital Image Correlation Local Spanningen op vaatweefsel Monsters karakteriseren

Het isoleren van elektrische en thermische effecten op elektrisch ondersteunde vervorming (EAD) is erg moeilijk met behulp van macroscopische monsters. Metaalmonster micro- en nanostructuren samen met een aangepaste testprocedure zijn ontwikkeld om de invloed van toegepaste stroom op de formatie te evalueren zonder de verwarming van de uil en de evolutie van ontwrichten op deze monsters.

Een nieuwe methode voor<em&gt; In situ</em&gt; Elektromechanische Karakterisering van Nanoscale Exemplaren

Wij rapporteren gedetailleerde procedures voor compressie experimenten over rotsen en minerale aggregaten binnen een multi aambeeld vervorming apparaat synchrotron straling wordt gekoppeld. Dergelijke experimenten kunnen de kwantificering van de stress-distributie binnen monsters, die uiteindelijk licht op verdichting processen in geomaterials werpt.

Distributie van de stress tijdens koude compressie van gesteenten en minerale aggregaten met behulp van röntgendiffractie Synchrotron gebaseerde

Microstructurally kleine vermoeidheid spleet groei gedrag wordt onderzocht met behulp van een nieuwe methodologische benadering combineren spleet groei meting en stam-veld analyse te onthullen het veld Cumulatieve vervorming op niveau van de sub graan.

Full-veld stam metingen voor Microstructurally kleine vermoeidheid kraken Propagation digitaal beeld correlatie methode

De Photonic bandstructuur maakt het mogelijk om te begrijpen hoe beperkt elektromagnetische modi zich verspreiden in een fotonisch kristal. In fotonische kristallen die magnetische elementen bevatten, gaan dergelijke beperkte en resonerende optische modi gepaard met een verbeterde en gewijzigde Magneto-optische activiteit. We beschrijven een meetprocedure om de Magneto-optische bandstructuur uit te pakken door Fourier-ruimte microscopie.

Spectrale en hoek-opgeloste Magneto-optische karakterisatie van fotonische nanostructuren

Dit werk presenteert een stam meetsensor bestaande uit een versterkingmechanisme en een polydimethylsiloxane microscoop vervaardigd met behulp van een verbeterde 3D-printer.

Productie van een stammeetapparaat met een verbeterde 3D-printer

Dit protocol bevat instructies voor het implementeren van multiphoton-lithografie om driedimensionale arrays van fluorescerende fiducial markers te fabriceren die zijn ingebed in op poly (ethyleenglycol) gebaseerde hydrogels voor gebruik als referentie vrij, tractiekracht microscopie platforms. Door deze instructies te gebruiken, wordt het meten van de 3D-materiaal stam en de berekening van cellulaire tracties vereenvoudigd om de tractiekracht van hoge doorvoer te bevorderen.

Fabricage en implementatie van een referentie vrije aandrijfkracht microscopie platform

Dit artikel beschrijft een open-source digitaal beeldcorrelatiealgoritme voor het meten van lokale 2D-weefselspanningen in peesexplantaten. De nauwkeurigheid van de techniek is gevalideerd met behulp van meerdere technieken en is beschikbaar voor openbaar gebruik.

Het meten van lokale weefselspanningen in pezen via open-source digitale beeldcorrelatie

Dit protocol biedt de configuratie van een compressietestapparaat dat in staat is de mechanische eigenschappen van microstructuren in het klein-rekgebied nauwkeurig te meten, samen met een systematische methode voor compressietesten met dit apparaat. Het voorgestelde apparaat kan worden gebruikt om verschillende microstructuren en het mechanisch gedrag van polymeergebaseerde materialen te analyseren.

Meting van de compressieve spanning-rekrespons bij kleine rekken

Leer micro- en nanoschaal vervormingsmeting met sampling moiré-technieken voor materialenonderzoek. Deze methode biedt hogere gevoeligheid en volledig veld analyse zonder monsterrotatie.

Micro / Nano-schaal Distributiemeting van Steekproef Moiré Fringes

Meer video's verkennen