Name: Örneklemeden Mozaik Saçaklardan Mikro / Nano-Ölçekli Gerinim Dağılım Ölçümü (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Öğrenin, örnekleme moiré tekniği ile mikro/nano ölçekli tam alan gerinim dağılımı ölçümü. Yüksek duyarlılıklı iki boyutlu yer değiştirme ve gerinim analizi yapın.

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

playerTrialDesktop

Bu çalışma JSPS KAKENHI, hibe numaraları JP16K17988 ve JP16K05996 tarafından ve Kabine Ofisi tarafından işletilen Yapısal Malzemeler için Yenilikçi Ölçme ve Analiz (SIP-IMASM) Birimi D66&#39;nın D66 Birimi Stratejik Yenilik Geliştirme Programı tarafından desteklenmiştir. Yazarlar Drs&#39;a da minnettarlar. Satoshi Kishimoto ve Kimiyoshi Naito CFRP materyalleri için NIMS&#39;de.

1. Numune üzerindeki Mikro / Nano-ölçekli Izgaranın Onaylanması <ol><li> Numunenin İşlenmesi <ol><li> Numuneyi, mikroskop altında kullanılan spesifik yükleme cihazı ( örn., 1 x 5 x 30 mm 3 ) ile istenen boyuta getirin ve böylece yüzeyin , ilgilenilen bölgeden 1.5 kat daha büyük olmasını sağlayın. </li><li> Otomatik bir cila makinesi üzerinde sırayla kaba ve ince kum kağıdı kullanarak ardarda gözlemlenecek olan numune yüzeyini ( örn., 1 x 30 mm2) parlatın ( örn. SiC folyo # 320&#39;yi 3 dakika boyunca ve sonra # 800&#39;ü 1 dakika 150 rpm&#39;de kullanın Ve 30 N). Her parlatma adımından sonra numuneyi su kullanarak temizleyin. </li><li> Aynı numune yüzeyini, otomatik parlatma makinesinde sırayla kaba ve ince parlatma çözümleri kullanarak parlatın ( örn., DP-Spray P 15 dakika boyunca 5 dakika, P 1 μm 8 dakika boyunca ve P 0.25 μm&#39;de 10 dakika 150 rpm&#39;de kullanın ve 30 N). Numuneyi her polisinden sonra su kullanarak temizleyinAdım at. </li></ol></li><li> Numuneye Periyodik Bir Desen Var Olmasaydı Mikro / Nano Ölçekli Izgaranın Üretilmesi NOT: Numune yüzeyindeki mikro / nano ölçekte doğal periyodik bir model mevcutsa, bu adım atlanabilir. Izgara imalat yöntemini aşağıdakilerden seçin: ultraviyole (UV) veya ısıtma nanoimprint lithography (NIL) 26 , elektron ışını litografi (EBL) 2 ve odaklanmış iyon demiri (FIB) frezeleme 6 . NOT: Izgara üretim süreci burada UV NIL örnek olarak verilmiştir. <ol><li> Bir pipet kullanarak numune yüzeyine 2 mL UV direnci bırakın. </li><li> Örtüyü 60 saniye süreyle 1,500 rpm&#39;de bir spin kaplayıcı kullanarak numune yüzeyine astar. </li><li> 0.2 MPa&#39;lık bir basınçta bir nano-baskı kalıbını direnç tabakasına bastırın. Rezistansı 30 saniye boyunca 375 nm dalga boyunda UV&#39;ye maruz bırakın. </li><li> Nanoimprint kalıplarını numune yüzeyinden ayın. </li></ol&gt; </li><li> Mikroskop Kullanarak Numune Üzerindeki Izgaranın Gözlemlenmesi <ol><li> Ġyon kaplayıcısı kullanarak ızgara yüzeyinde 3-10 nm kalınlıkta bir platin veya altın tabakası örün ( örn., 30 μA&#39;lik bir püskürtme akımı ile 3 Pa&#39;da 30 saniye süreyle kaplama) kaplayın. </li><li> Numuneyi bir lazer tarama mikroskopu (LSM) 23 içine koyun. NOT: Bir transmisyon elektron mikroskopu (TEM) 5 , bir atomik kuvvet mikroskopu (AFM) 12 veya bir taramalı elektron mikroskopu (SEM) 7 gibi diğer mikroskoplar da kullanılabilir. </li><li> Mikrofondaki görüntü kayıt yazılımında &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak mikroskop kullanarak odaklamayı ayarlayın ve bir ızgaralı görüntüyü kaydedin. </li></ol></li><li> Izgaranın Grid Pitchinin (nm veya μm) Grid Görüntüsünden Hesaplanması <ol><li> 10 gr&#39;dan daha fazla ortalama değeri hesaplayınId, tarama veya objektif bozulmasının potansiyel etkisini önlemek için ızgaralı görüntünün orta bölümünde bulunur. NOT: Numunedeki ızgaralar, oda sıcaklığında birkaç gün boyunca saklanabilir. </li></ol></li></ol> 2. Yükleme Testinde Izgaralı Görüntülerin Elde Edilmesi <ol><li> Mikroskopta Yükleme Testinin Hazırlanması <ol><li> Numuneyi, çekme, basma, ısıtma veya elektrikli yükleme cihazı gibi bir yükleme cihazına mikroskop altında sabitleyin. NOT: Izgara aralığı 20 nm&#39;den düşükse, bir TEM veya AFM kullanılmalıdır. Izgara aralığı 20 nm ila 10 um ise, bir SEM kullanılabilir. Izgara aralığı 400 nm&#39;den büyükse bir LSM kullanılabilir. </li><li> Spesifik gerekliliklere göre yük hızını ( örneğin 0.01 mm / s) ve yük veya yer değiştirme artımlı adımı ( örn. 0.5 N / adım veya 0.024 mm / adım) ayarlayın. Yükü ve yer değiştirmeyi sıfıra ayarlayın. </li><li> Şebekeyi sörf yapınGözlem düzleminde as. Mikroskop örnek aşamasını hareket ettirerek veya döndürerek düşük bir büyütme altında ilgi alanı seçin. </li><li> Görüntüdeki ızgara aralığını 1.8 × bir piksel boyutundan büyük yaparak uygun bir büyütme seçin. NOT: Genellikle, görüntüdeki ızgaranın aralığını 2 pikselden fazla yapmak daha iyidir. Bir ızgara aralığı daha fazla piksel karşılık geldiğinde, deformasyon ölçümünün doğruluğu artar; ancak ölçüm alanının boyutu o kadar küçüktür. </li></ol></li><li> Yükleme Testinde Izgaralı Görüntülerin Toplanması <ol><li> Mikroskop görüntü kayıt yazılımında &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak yüklemeden önce ilgi alanının bir ızgaralı görüntüsünü kaydedin. </li><li> Yükleme cihazının işletim yazılımını kullanarak ilk yük adımı ( örneğin 0,5 N veya 0,024 mm) uygulayarak numuneyi mikroskop üzerine yerinde yüklemeye başlayın. </li><li> RecMikroskop görüntü kayıt yazılımındaki &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak ilk yük aşamasından ( örneğin 0.5 N veya 0.024 mm&#39;de) sonra ilgi alanının bir ızgara görüntüsü elde edin. Mikroskopun büyütme ve çalışma mesafesinin değişmeden kalmasını sağlayın. </li><li> Yükleme cihazını kullanarak her bir yük adımı uygulayarak numuneyi yüklemeye devam edin. Her bir yük adımı sonrasında, numune kırıldığında veya belirli bir değere ulaşılana kadar ( örneğin, 19 kez yükleyin ve 19 grid resmini, 1 N, 1,5 N, 2,0 N, ..., 10 N, 0.5 olarak aralıklarla kaydedin) ızgara görüntüsünü kaydedin. N veya 0.024 mm aralıklarla 0.048 mm, 0.072 mm, 0.096 mm, ..., 0.48 mm&#39;de). Mikroskopun büyütme ve çalışma mesafesinin değişmediğinden emin olun. NOT: Izgara görüntüleri keyfi olarak uzun bir süre kaydedilebilir. </li></ol></li></ol> 3. Örnekleme Öncesi ve Sonrası Örnekleme Hareketsizliklerinin Üretimiormation <ol><li> Izgaralı Görüntülerde Izgara Eğrilerinin (piksel) Tahmini <ol><li> Yüklemeden önce, bir görüntü işleme yazılımında ( örn., Microsoft Paint) iki bitişik ızgaranın merkezleri arasındaki mesafeyi ölçerek ızgara görüntüsündeki ızgara aralığını (birim: piksel) tahmin edin. </li><li> Maksimum yükte ızgara görüntüsündeki ızgara aralığını tahmin edin. </li></ol></li><li> Örnekleme Aralığının Belirlenmesi (piksel) <ol><li> Izgara eğimleri önce ve deformasyon 1.8 ila 2.5 piksel arasında olduğunda adım 3.2.2&#39;ye geçin. Izgara aralıkları deformasyondan önce ve sonra 2,4 ve 3,6 piksel arasında olduğunda adım 3.2.3&#39;e geçin. Izgara aralıkları deformasyondan önce ve sonra 3.2 pikselden büyük olduğunda 3.2.4 adımına atlayın. </li><li> Örnekleme adımını T = 2 piksel olarak ayarlayın. Adım 3.3&#39;e atlayın. </li><li> Örnekleme adımını T = 3 piksel olarak ayarlayın. Adım 3.3&#39;e atlayın. </li><li> Örnek alma aralığı T&#39;yi pozitif olarak ayarlayınDeformasyon öncesi ve sonrası 0.75x ve 1.25x ızgara aralıkları, bol miktarda simülasyon sonucundan tespit edilmiştir22. NOT: 3.2.1 ve 3.2.4 adımlarındaki gereksinimleri karşılayan 2 pozitif tam sayı varsa, örnekleme aralığı olarak daha büyük tam sayı seçmek daha iyidir. Gereksinimleri karşılayan 3 veya daha fazla pozitif tam sayı varsa, örnekleme aralığından biraz daha büyük olduğu sürece orta tamsayıyı seçmek daha iyidir. </li></ol></li><li> Deformasyondan Önce Numune Alma Köşeleri Oluşturma <ol><li> Deformasyondan önce ızgara görüntüsünü açın. X yönünün yatay olarak sağa olduğunu varsayıldığında, y yönü dikey olarak aşağı doğrudur ve koordinat (0, 0) sol üst köşede bulunur, x görüntüsünün W genişliğini ve y yönündeki görüntü yüksekliğini hesaplar . NOT: y yönü aşağıdaki gibi tanımlanabilir:Dikey olarak yukarıya. </li><li> Y yönünde moiré saçak oluşturmak için adım 3.3.3&#39;e gidin. X yönünde moiré saçak oluşturmak için adım 3.3.7&#39;ye geçin. </li><li> Izgara görüntüsünü bir alçak geçiren filtre (LPF) kullanarak ızgaralı bir görüntüye işleyin. Örneğin, ana yönlendirmenin ızgaraya dik doğrultu olarak tanımlandığı, ana yönü x olan ızgarayı bastırmak için bir FT algoritması kullanın. Filtre boyutunu ızgara aralığına yakın olacak şekilde ayarlayın. </li><li> Izgara görüntüsünü, sadece birkaç yatay çizgide gri değerlerini çıkartarak inceltin; örnekleme aralığı T ( T ≥2) y = k piksel ( k = 0) ( Şekil 1 ) arasındaki mesafeyle ( diğer bir deyişle yalnızca griyi Y = k piksel, y = k + T piksel, ..., y = k + iT piksel örnekleme hatlarındaki değerleri , burada i bir po&#39;durSitatif tam sayı). Son örnekleme çizgisinin ( k + iT) koordinatını, görüntü yüksekliğinden ( H) daha düşük yapın. </li><li> Yatay örnekleme çizgileri ile görüntünün tam alan yoğunluğu enterpolasyonunu (doğrusal veya B-spline) gerçekleştirerek y yönünde bir örnekleme hareli deseni oluşturun. </li><li> 1 piksel artan adımında k değiştirerek ( yani, inceltmenin başlangıç ​​noktasını y = k olarak değiştirerek) 3.3.4 ve 3.3.5 adımlarını tekrarlamak suretiyle y yönünde diğer T -1 örnekleme hareli desenleri oluşturun Piksel; k = 1, ..., T -1). </li><li> Adım 3.3.3&#39;te x&#39;ten y&#39;ye değiştirilerek x yönünde T adımlı uzamsal faz kaydırmalı örnekleme hareli desenleri oluşturmak için adım 3.3.3-3.3.6&#39;daki aynı işlemleri kullanın; görüntü yüksekliği H&#39;yi görüntü genişliği W olarak değiştirin Ve y&#39;yi 3.3 adımlarında x olarak değiştirme.4-3.3.6. NOT: x yönündeki örnekleme aralığı y yönündeki örnekleme yelpazesinden farklı olabilir. </li></ol></li><li> Deformasyon Sonrası Numune Alma Köşeleri Üretimi <ol><li> Tüm ızgaraları farklı yüklerde açın. Izgara görüntülerinin sayısının N olduğunu varsayalım . </li><li> Adımları 3.3.3-3.3.6 N kez tekrarlayarak y yönünde T- adım uzaysal faz kaydırmalı moiré saçaklardan N grup oluşturun. </li><li> Adım 3.3.7&#39;yi N kez tekrarlayarak x adımında N- adım uzaysal faz kayması moiré saçaklardan N grup oluşturun. </li></ol></li></ol> 4. Yükleme Testinde Numunenin Deformasyon Ölçümü <ol><li> Deformasyondan Önce ve Sonra Moir Saçılmaların Hassasiyetlerinin Belirlenmesi <ol><li> Deformasyona uğramadan önce T- adım moiré saçaklardaki yoğunlukları çıkartınAdım 3.3.5 ve 3.3.6&#39;da y yönünde; Adım 3.3.7&#39;deki x yönündeki moiré yoğunluklarını belirleyin. Aşağıdaki denklem 23 kullanılarak j ( j = x , y ) yönünde deformasyon öncesi T- basamağını ( T ≥2) moiré yoğunluklarını tanımlayın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/55739/image001.jpg" /> (1) Burada p j , j ( j = x , y ) yönünde deformasyon öncesi ızgara aralığıdır, A modüle edilmiş genliktir ve D arka planı ve yüksek frekanslı yoğunlukları içerir. </li><li> Adım 3.4.2&#39;de y doğrultusunda deformasyon sonrasında T-adım moiré saçaklarının yoğunluklarını çıkartın ve adım 3.4.3&#39;te x yönündeki moiré yoğunluklarını belirleyin. Deformasyondan sonraki T- kademeli ( T ≥ 2) moiré yoğunluklarını tanımlayın.J ( k ), p j , A ve D&#39; yi I &#39; m, j ( k ), p &#39; ye değiştirerek yukarıdaki aynı denklemi (Denklem 1) kullanarak j ( j = x , y ) J , A &#39;ve D &#39; olarak gösterilir, burada üst simge tekli terim deformasyondan sonra anlamına gelir. NOT: Örnekleme perdesi T ≥ 3 piksel ise, bu adımı dikkate almayın ve adım 4.3&#39;e geçin. </li></ol></li><li><ol><li> Aşağıdaki denklem kullanılarak deformasyon öncesi iki aşamalı örnekleme moiré yoğunlukları ( Şekil 1a ) arasındaki çarpımsal parazitten çarpma moiré saçakları yeniden yapılandırın . <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/55739/image002.jpg" /> (2) Burada çoklu, j yoğunluğu için o duruyor oDeformasyon öncesi j ( j = x , y ) yönündeki yeniden yapılandırılmış çarpım moiré saçaklar. </li><li> Fringe merkezleme tekniği 24 kullanılarak deformasyon öncesi yeniden yapılandırılmış çarpma moiré saçaklarını işleyin. Yeniden yapılandırılmış çoğaltma moiré&#39;nin merkez çizgilerindeki saçak siparişlerine ardışık tam sayı ve yarı tam sayı f j = [1, 1.5, 2, 2.5, ...] atayın. NOT: Çarpım moiresi saçakları çok yoğunsa, iki basamaklı örnekleme harnezinin saçak siparişleri önce belirlenebilir ( yani, f j ( 0) = [1, 0, 2, 0, 3, 0, ...] ve F j (1) = [0, 1.5, 0, 2.5, 0, 3.5, ...]). Çarpma moiresi saçaklarının saçak sırası f j = f j (0) + f j (1) = [1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, ...] olacaktır. Sert gövde yer değiştirmesi gerinme sonucunu etkilemez. </li><li> Aşağıdaki denklemleri kullanarak örnekleme adımına göre deformasyona uğramadan önce numunenin göreli gerginliğini ölçün 23 <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55739/image003.jpg" /> (3) <img alt="Denklem 4" src="/files/ftp_upload/55739/image004.jpg" /> (4) Burada u j_rela ve ε j_rela sırasıyla j ( j = x , y ) doğrultusunda deformasyona uğramadan önce numunenin nispi yer değiştirmesi ve göreli gerginliğini temsil eder ve γ xy_rela deformasyon öncesi göreli makaslama gerilmesini ifade eder. </li><li> X ve y yönlerinde deformasyon yapıldıktan sonra numunenin N çarpı boyunca deformasyona uğramasından sonra, I multi, j , I m, j (0), I m, j değişkeni değişen örneklerin göreli soylarını belirlemek için 4.2.1-4.2.3 adımlarını tekrarlayın </I &#39; çoklu, j , I &#39; denklemlerinde (2) - (4) &#39;de pj, A , D, uj_rela ( j = x , y ), εj_rela ve γxy_rela (J = x, y), ε &#39; j_rela ve γ &#39; xy_rela , sırasıyla, m &#39;, j &#39; , Burada üst simge tekli terim deformasyondan sonra anlamına gelir. </li><li> J ( j = x , y ) doğrultusundaki gerçek normal gerinimi ε j&#39;yi belirleyin; bu, ızgara aralığı ile absolut olan makaslama gerinimi γ xy&#39;nin göreli değişimidürE deformasyon öncesi ve sonrası göreli soylardan gelen yükün sebep olduğu ızgara açısının varyasyonu 20 . <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/55739/image005.jpg" /> (5) <img alt="Denklem 6" src="/files/ftp_upload/55739/image006.jpg" /> (6) </li></ol></li><li> Deformasyon Ölçümü Örnekleme Aralığı T ≥ 3 pikseldir <ol><li> Uzamsal faz kaydırma tekniğini kullanarak k = 0 olduğunda şekil değiştirmeden önce j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının fazını hesaplayın ( Şekil 1b ) 21 <img alt="Denklem 7" src="/files/ftp_upload/55739/image007.jpg" /> (7) </li><li> Deformasyondan sonra k = 0 iken j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının fazını, φ m&#39;nin yerine geçerek elde edin , <eM&gt; j ve I m, j ( k ) ile sırasıyla, eşitlik (7) &#39;de m&gt; j ve I m, j ( k )&#39; dir. N yük için N kez tekrarlayın. NOT: Adım 4.3.1 ve 4.3.2&#39;deki faz dağılımlarında çok fazla rastgele gürültü varsa fazları yumuşatmak için bir gün / cos filtresi 25 kullanılabilir. </li><li> Deformasyondan önce ve sonra j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının faz farkını belirleyin ( yani, Δ φ m, j = φ &#39; m, j - φ m, j ). </li><li> Deplasmanın u j , normal gerinim ε j dağılımlarını ölçün <eM&gt; j ( j = x , y ) yönü ve yükün neden olduğu numunenin kayma gerginliği γ xy . Aşağıdaki denklemleri 6 ve 21&#39;i kullanın <img alt="Denklem 8" src="/files/ftp_upload/55739/image008.jpg" /> (8) <img alt="Denklem 9" src="/files/ftp_upload/55739/image009.jpg" /> (9) <img alt="Denklem 10" src="/files/ftp_upload/55739/image010.jpg" /> (10) NOT: Gerinim dağılımlarında çok fazla gürültü varsa, ortalama bir düzeltici filtre kullanılabilir, bu filtrenin boyutu 2 kılavuz sahadan küçüktür. </li></ol></li><li> Sonuç Depolama <ol><li> Harman tüyleri, aşamaları (örnekleme aralığı T ≥ 3 pikselden), yer değiştirmeleri ve soyları, .tif veya .bmp dosyaları gibi resimler biçiminde ve .txt veya .csv gibi metin biçiminde kaydedin. dosyaları. </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>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Açıklanan teknikte, zorlu bir adım, numunede periyodik bir desen mevcut değilse mikro / nano ölçekli ızgaralı veya ızgaralı (ızgaralı olarak kısaltılmış) üretimdir26. Izgara aralığı deformasyona uğramadan önce üniform olmalı çünkü deformasyon ölçümü için önemli bir parametredir. Malzeme metal, metal alaşım veya seramik ise, UV veya ısıtma nanoimprint litografi (NIL) 27 , elektron ışını litografi (EBL) 2 , odaklanmış iyon demeti (FIB) öğütme 6 veya ı...

Mikro / nano ölçekli deformasyon ölçümleri, gelişmiş malzemelerin mekanik özelliklerini, istikrarsız davranışlarını, artık gerilmelerini ve çatlak oluşumlarını değerlendirmek için hayati önem taşır. Optik teknikler temassız, tam alanlı ve tahribatsız olduğundan, son birkaç on yıl boyunca deformasyon ölçümü için çeşitli optik yöntemler geliştirilmiştir. Son yıllarda, mikro / nano ölçekli deformasyon ölçüm teknikleri ağırlıklı olarak moiré yöntemleri 1 , 2 , 3 , 4 , geometrik faz analizi (GPA) 5 , 6 , Fourier dönüşümü (FT), dijital görüntü korelasyonu (DIC) ve Elektronik benekli desen interferometrisi (ESPI). Bu teknikler arasında GPA ve FT, çoklu frekanslar mevcut olduğu için karmaşık deformasyon ölçümleri için uygun değildir. DIC yöntemi simAncak gürültüye karşı güçsüzdür çünkü deformasyon taşıyıcısı rasgele benektir. Son olarak, ESPI titreşime karşı oldukça duyarlıdır. Mikro / nano ölçekli moiré yöntemleri arasında şu anda en çok kullanılan yöntemler, elektron tarama moiré 7 , 8 , 9 , lazer tarama moiré 10 , 11 ve atomik kuvvet mikroskopu (AFM) moiré 12 gibi mikroskop tarama moiré yöntemlerdir Ve dijital / üst üste moiré 13 , 14 , 15 yöntemi ve çarpma / kısmi moiré yöntemi 16 , 17 gibi bazı mikroskop tabanlı moiré yöntemleri. Tarama moiré yönteminin geniş bir görüş alanı, yüksek resoLution ve rassal gürültüye duyarsızlık. Bununla birlikte, geleneksel tarama moiré yöntemi, 2 boyutlu şekil değiştirme ölçümleri için uygun değildir, çünkü örneklemin veya tarama yönünün 90 ° döndürülmesi ve iki yönde moiré saçaklar oluşturmak için iki kez tarama yapılması gereklidir [ 18] . Döndürme ve çift tarama işlemleri, dönme hatasını getirir ve uzun sürebilir ve 2D gerinim ölçüm hassasiyetini, özellikle kayma gerginliğini ciddi şekilde etkiler. Zamansal faz kaydırma tekniği 19 , 20 deformasyon ölçüm doğruluğunu iyileştirebilmesine rağmen zaman ve dinamik testler için uygun olmayan özel bir faz kaydırma cihazı gerektirir. Örnekleme moiré yöntemi 21 , 22 , deplasman ölçümlerinde yüksek bir doğruluk derecesine sahiptir ve şu anda özellikle otomobiller p köprüleri üzerinde sapma ölçümleri için kullanılmaktadıreşek. Örnekleme moiré yöntemini mikro / nano-ölçekli 2D gerinim ölçümlerine genişletmek için, 2 piksel örneklemeli moiré saçaklardan, ölçmelerin iki kat daha hassas olduğu geniş bir görüş alanı olan yeniden yapılandırılmış bir çarpma moiré yöntemi 23 geliştirildi. Tarama moiré yöntemi tutulur. Dahası, mekansal faz kaydırmalı örnekleme moiré yöntemi, çok pikselli örneklemeli moiré saçaklardan geliştirildi ve yüksek hassasiyetli gerinim ölçümleri yapılmasına olanak sağladı. Bu protokol detaylı gerinim ölçme prosedürünü tanıtacak ve araştırmacılara ve mühendislere deformasyonun nasıl ölçüleceğini, malzemelerin ve ürünlerin üretim süreçlerini iyileştirmeyi öğrenmesine yardımcı olması bekleniyor.

<table><tbody><tr><td>Otomatik Parlatma Makinesi</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, İşgücü-100</td><td></td></tr><tr><td>Karbon Fiber Takviyeli Plastik</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc.&nbsp;</td><td></td><td></td>HYEJ16M95DHX1</tr><tr><td>Bilgisayar</td><td>DELL Japonya</td><td>VOSTRO</td><td>C++ programlama diline sahip başka bir bilgisayarla değiştirilebilir</td></tr><tr><td>Görüntü Kayıt Yazılımı</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>Lazer tarama mikroskobuna kurulu</td></tr><tr><td>İyon</td><td>Kaplayıcı Japonya Elektron Optik Laboratuvarı Ltd.</td><td></td><td></td>JEC3000F</tr><tr><td>Lazer Tarama Mikroskobu</td><td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>Nanoimprint Cihazı</td><td>Japan Laser Corporation&nbsp;</td><td>EUN-4200</td><td>Bir elektron ışını litografi cihazı veya odaklanmış bir iyon ışını frezeleme cihazı ile değiştirilebilir</td></tr><tr><td>Nanoimprint Mold</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&mu; m pitch</td><td></td></tr><tr><td>Özelleştirilmiş Nanoimprint Resist</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&nbsp;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>Parlatma Solüsyonu</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-Sprey P 15&mu; m, 1&mu; m, 0.25&mu; m</td><td>Kabadan inceye</td></tr><tr><td>Pipet</td><td>AS ONE Corporation</td><td>10mL</td><td></td></tr><tr><td>Zımpara Kağıdı</td><td>Marumoto Struers KK</td> kullanın<td>SiC Folyo # 320, # 800</td><td>Kabadan inceye kadar</td></tr><tr><td>kullanın Spin Coater</td><td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

Örneklemeden mozaik saçaklardan mikro / nano-Ölçekli gerinim dağılım Ölçümü

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

Bu çalışma, tam saha mikro / nano ölçekli deformasyon ölçümleri için örnekleme moiré tekniğinin ölçüm prosedürü ve ilkelerini açıklamaktadır. Geliştirilen teknik iki şekilde gerçekleştirilebilir: yeniden yapılandırılmış çarpma moiré yöntemi veya uzamsal faz kaydırmalı örnekleme moiré yöntemi. Örnek ızgara payı yaklaşık 2 piksel olduğunda, bir deformasyon ölçümü için bir çarpma moiré paterni yeniden oluşturmak için 2 piksel örnekleme moiré saçaklar oluşturulur. Hem yer değiştirme hem de gerinim duyarlılıkları, aynı geniş görüş alanında geleneksel tarama moiré yönteminin iki katı kadar yüksektir. Örnek ızgara aralığı 3 pikselden daha yakın veya çok olduğunda, çok piksel örnekleme moiré saçaklar oluşturulur ve bir tam alan deformasyon ölçümü için bir mekansal faz kaydırma tekniği birleştirilir. Gerinim ölçüm hassasiyeti belirgin şekilde geliştirilmiş ve otomatik toplu ölçüm kolayca başarılabilir.Her iki yöntem de, geleneksel moiré tekniklerinde olduğu gibi, numuneyi veya tarama çizgilerini döndürmeden bir tek atışlı ızgara görüntüsünden iki boyutlu (2D) gerinim dağılımlarını ölçebilir. Örnek olarak, iki karbon elyaf takviyeli plastik numunenin kesilme soyları da dahil olmak üzere, iki boyutlu deplasman ve gerinim dağılımları üç noktalı bükülme testlerinde ölçüldü. Önerilen yöntemin, çeşitli malzemelerin mekanik özelliklerinin, çatlak oluşumlarının ve artık gerilmelerin tahribatsız nicel değerlendirmelerinde önemli bir rol oynaması beklenmektedir.

İki karbon elyaf takviyeli plastik (CFRP) numunesinin (# 1 ve # 2) 2D deplasman ve gerinim dağılımları, moire oluşturma prensibi 23&#39;e ve ölçüm sürecine ( Şekil 1 ) göre ölçülmüştür. CFRP örnekleri 10-11 um çaplı K13D karbon elyaflarından ve epoksi reçinelerden yapılmıştır. CFRP # 1&#39;in deformasyonu, iki aşamalı örnekleme moiré saçaklarından yeniden yapılandırılmış çarpma moiré yöntemi kullanılarak ve CFRP # 2&#39;nin deformasyo...

Mikro / nano ölçekte yüksek hassasiyetli gerinim dağılımı ölçümleri için 2-piksel ve çok piksel örnekleme yöntemleri içeren örnekleme moiré tekniği burada sunulmuştur.

Örneklemeden Mozaik Saçaklardan Mikro / Nano-Ölçekli Gerinim Dağılım Ölçümü

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

Bu deneyin genel amacı, iki pikselli veya çok pikselli örnekleme moiré tekniğini kullanarak malzemelerin mikro veya nano ölçekteki gerinim dağılımlarını doğru bir şekilde ölçmektir.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Bu çalışma, bir ince biyolojik bakteri tabakası ve in situ ara yüzeylerde mikro-organizmalar tarafından yapılmış karmaşık yaşam malzemenin lokal mekanik özelliklerini ölçmek için özel bir manyetik cımbız geliştirilmesi tohumlanmış manyetik parçacıkların uzaktan harekete dayalı orijinal bir yöntem göstermektedir.

Için Mikrometrik Sondalar uzaktan manyetik uyarılı<em&gt; In situ</emBakteriyel biyofilm Fiziksel Özelliklerinin&gt; 3D Mapping

Nanodetection için istenmeyen lazer seğirme gürültü çıkarmak için tasarlanmış bir referans interferometresi tekniği, ultra-yüksek kalite faktörü microcavity tarama için kullanılır. Montajı, kurulumu ve veri toplama için Talimatları kavite kalite faktörünü belirlemek için ölçüm işlemi yanında, sağlanmaktadır.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

Açıklanan, yapışık hücreler ve mikroyapılı substratlar arasındaki mekanik etkileşimleri ölçmek için kullanılan protokollerdir. Bu etkileşimler, göç, proliferasyon, farklılaşma ve apoptoz dahil olmak üzere temel hücre davranışlarıyla yakından bağlantılıdır. Protokoller, her bir mikro direk için ilgili kuvvetlerin belirlenmesini sağlayan MechProfiler adlı açık kaynaklı bir görüntü analiz yazılımı sunar.

Micropost Diziler Kolay ve Doğru Mekanik-profil

Tek eksenli çekme testine tabi tutulan vasküler doku numuneleri üzerinde lokal yüzey gerinim alanını karakterize etmek için dijital görüntü korelasyonunun kullanımını açıklıyoruz. Bu ölçümler, numunenin mekanik tepkisinin hassas bir şekilde ölçülmesini ve yapısal gerilim-gerinim ilişkilerinin oluşturulmasını kolaylaştırır.

Dijital Görüntü Korelasyon kullanma Vasküler Doku Örneklerinin Yerel düzensizliğin karakterize etmek

Makroskopik numuneler kullanılarak elektriksel ve termal etkilerin elektrikle desteklenen deformasyon (EAD) üzerinde izole edilmesi çok zordur. Uygulanan akımın joule ısınması olmayan oluşum üzerindeki etkisini ve bu numuneler üzerindeki çıkıntının evrimini değerlendirmek için metalik örnek mikro ve nanoyapılar ile özel bir test prosedürü geliştirildi.

Için yeni bir yöntem<em&gt; Yerinde</emNanoscale Örneklerinin Elektromekanik Karakterizasyonu

Biz kayalar ve sinkrotron sondası ile birleştiğinde bir çok örs deformasyon aparatı içinde mineral toplamları sıkıştırma deneyler için ayrıntılı yordamlar rapor. Bu tür deneyler miktar sonuçta ışık üstünde sıkıştırma oluşum geomaterials içinde tutuyor stres dağıtım örnekleri içinde izin.

Kayalar ve Mineral toplamları x-ışını kırınım sinkrotron tabanlı kullanarak soğuk sıkıştırma sırasında stres dağıtım

Microstructurally küçük yorgunluk çatlamak büyüme davranış toplu deformasyon alanı alt tahıl düzeyinde ortaya çıkarmak için çatlamak büyüme hızı ölçüm ve soy-alan analizi birleştirerek yeni bir metodolojik yaklaşım kullanarak araştırıldı.

Microstructurally küçük yorgunluk ölçülerini tam alanlı zorlanma dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanarak yayma çatlamak

Bu çalışma, bir amplifikasyon mekanizması ve geliştirilmiş bir 3D yazıcı kullanılarak üretilen bir polidimelisiloksane mikroskop oluşan bir gerinim ölçüm sensörü sunar.

Geliştirilmiş 3D Yazıcılı Gerinim Ölçüm Cihazı Üretimi

Bu protokol, referanssız, çekiş kuvveti mikroskobu olarak kullanılmak üzere poli (etilen glikol) bazlı hidrojellere gömülü üç boyutlu floresan fidüyal belirteçdizilerini imal etmek için multifoton litografinin uygulanması için talimatlar sağlar. Platform. Bu talimatlar kullanılarak, 3B malzeme gerinimölçümü ve hücresel çekişlerin hesaplanması, yüksek iş gücü kuvveti ölçümlerini teşvik etmek için basitleştirilmiştir.

Referanssız Çekiş Kuvveti Mikroskopi Platformunun İmalatı ve Uygulanması

Bu yazıda, tendon eksplantları içindeki yerel 2D doku suşlarını ölçmek için açık kaynaklı bir dijital görüntü korelasyon algoritması açıklanmaktadır. Tekniğin doğruluğu birden fazla teknik kullanılarak doğrulanmıştır ve halkın kullanımına açıktır.

Tendonlardaki Yerel Doku Suşlarının Açık Kaynak Dijital Görüntü Korelasyonu ile Ölçülmesi

Bu protokol, küçük gerilme bölgesindeki mikroyapıların mekanik özelliklerini hassas şekilde ölçebilen bir sıkıştırma test cihazının konfigürasyonunu ve bu cihazla yapılan sistematik bir sıkıştırma testi yöntemini sunar. Önerilen cihaz, çeşitli mikroyapıları ve polimer bazlı malzemelerin mekanik davranışlarını analiz etmek için kullanılabilir.

Küçük Deformasyonlarda Sıkıştırıcı Gerilme-Deformasyon Yanıtının Ölçümü

Öğrenin, örnekleme moiré tekniği ile mikro/nano ölçekli tam alan gerinim dağılımı ölçümü. Yüksek duyarlılıklı iki boyutlu yer değiştirme ve gerinim analizi yapın.

Örneklemeden Mozaik Saçaklardan Mikro / Nano-Ölçekli Gerinim Dağılım Ölçümü

Daha fazla video keşfet