Презентация "Исследование поверхности компакт - дисков методом сканирующей зондовой микроскопии"

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ КОМПАКТ-ДИСКОВ МЕТОДОМ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ

Введение

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) - один из мощных современных методов исследования морфологии и локальных свойств поверхности твердого тела с высоким пространственным разрешением.
Преимущества СЗМ:
1. Возможность увидеть атомную и молекулярную структуру поверхности, воздействовать на неё на уровне отдельных атомов и молекул.
2. Возможность изучения структуры и свойств (механических, электрических и др.) поверхности в различных средах — на воздухе, в чистых жидкостях и растворах, в вакууме.
3. Наглядность представляемой информации.

Цели и задачи

Цель исследования: получение топографии поверхности исследуемых образцов CD- и DVD-дисков методом сканирующей зондовой микроскопии.
Методы исследования: изучение и анализ литературы о методах сканирующей зондовой микроскопии, подготовка экспериментальных образцов и постановка эксперимента, сравнительный анализ результатов эксперимента.
Задачи исследования:
1.Изучить основы сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), конструкцию и принципы работы СЗМ «NanoEducator».
2.Изучить физическую структуру CD и DVD-дисков и принципы их записи.
3.Получить навыки практической работы на учебно-исследовательском сканирующем зондовом микроскопе «Nanoeducator».
4.Подготовить образцы и провести эксперимент по исследованию поверхности CD и DVD-дисков (чистых и с записью различных видов информации:текста, фото- и видеоизображений на СЗМ «NanoEducator».
5.Определить перспективы практико-ориентированного продолжения тематики данной работы.

Основой сканирующей зондовой микроскопии является взаимодействие зонда с исследуемой поверхностью за счет механических, электрических или магнитных сил.
Зонд – это микроскопический, чрезвычайно чувствительный щуп, который пробегает, сканирует шероховатости поверхности атомарного размера. Более того, в ряде случаев зонд физически может двигать атомы.
В основе сканирования или “ощупывания” лежит достаточно простой принцип – атомы острия зонда “чувствуют“ атомы, находящиеся на поверхности, тем сильнее, чем ближе они находятся друг к другу.
Современные методы зондовой микроскопии позволяют изучать рельеф, состав и структуру с разрешением в доли ангстрем, “видеть” и перемещать единичные атомы и молекулы.

Сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ) NanoEducator

Внешний вид измерительной головки СЗМ NanoEducator
1 – основание,
2 – держатель образца,
3 – Датчик взаимодействия,
4 – винт фиксации датчика,
5 – винт ручного подвода,
6 – винты перемещения сканера с образцом,
7 – защитная крышка с видеокамерой



Зондовый датчик

Цифровой видеомикроскоп
1 – направляющие;
2 – винт перемещения по горизонтали;
3 – винт перемещения по вертикали;
4 – фокусирующий винт;
5 – объектив;
6 – осветитель;
7 – винт вертикального перемещения осветителя;
8 – винт вращения осветителя

Электронный блок управления СЗМ NanoEducator

Физическая структура компакт-дисков

CD-R — разновидность компакт-диска (CD), для однократной записи информации. Обычный CD-R представляет собой тонкий диск из прозрачного пластика — поликарбоната — толщиной 1,2 мм, диаметром 120 мм (стандартный), весом 16-18 гр. Ёмкость стандартного CD-R составляет 74 минуты аудио или 650 МБ данных. Поликарбонатный диск имеет спиральную дорожку для направления луча лазера при записи и считывании информации.

CD-RW — разновидность компакт-диска (CD) для многократной записи информации. CD-RW во многом похож на CD-R, но его регистрирующий слой сделан из особого сплава металлов (как правило, AgInSbTe - серебро-индий-сурьма-теллур), который при сильном нагреве лазером из кристаллического состояния переходит в аморфное (проще говоря, стекленеет).

DVD-R - формат записываемого DVD. Диски DVD-R состоят из двух склеенных акриловых дисков толщиной 600 мкм каждый.

Структура CD-R

Структура CD-RW

Сравнительная таблица

CD

DVD

Изготовление образцов

Нам понадобилось:
− CD и DVD- диски (чистые и с записью текста, фото, видеоизображений) ;
− ножницы;
− двойной скотч;
− пинцет.
В результате получилось 12 исследуемых образцов

Образцы компакт-дисков разных форматов с записью разного вида информации

Результаты исследований

чистый

текст

чистый

чистый

текст

текст

фото

фото

фото

видео

видео

видео

CD-RW

DVD-R

Выводы

При проведении сравнительного анализа полученных изображений исследуемых образцов мы обнаружили:
При сравнении дисков разных форматов их поверхности отличаются вследствие различия структуры этой поверхности при производстве.
При сравнении дисков одного формата, но с наличием различного вида информации на них (текста, фото, видео), топография поверхности меняется на тех дисках, у которых более сложная физическая структура (CD-RW, DVD-R).
У дисков с форматом DVD-R при записи информации большой емкости (фото, видео) поверхность сглаживается.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!