در این پژوهش، استفاده از فرکانس‌های تشدید بالاتر برای تحریک میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی در حالت غیرتماسی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. روش‌های رایج مدلسازی ارتعاشات غیرخطی مانند معادلسازی با سیستم گسسته‌ی جرم و فنر علاوه بر دقت پایین به دلیل در نظر نگرفتن پیوستگی تیر قابلیت انطباق با مودهای بالاتر را ندارند. در این مقاله، ابتدا معادله‌ی حاکم بر ارتعاشات غیرخطی میکروتیر با استفاده از اصل همیلتون تعمیم‌یافته و بر مبنای فرضیات تیر اویلر-برنولی و تغییر شکلهای کوچک به‌دست آمده است. معادله‌ی حاصل معادله‌ای با مشتفات جزئی و شرایط مرزی غیرخطی است. روش متداول در حل چنین معادلاتی، تبدیل معادله‌ی جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی با استفاده از روشهای کاهش مرتبه می‌باشد. اما در پژوهش حاضر معادله با مشتقات جزئی به‌طور مستقیم و بدون استفاده از روشهای کاهش مرتبه با روش اغتشاشات حل شده است. همچنین با حل عددی معادله دیفرانسیل معمولی حاصل از روش گلرکین صحت روابط به‌دست آمده از روش اغتشاشات بررسی و مورد تایید قرار گرفته است. رفتار میکروسکوپ در حالت استاتیکی، شکل‌مودهای خطی میکروسکوپ، معادلات حاکم بر هارمونیک صفر، اصلی و دوم در طول میکروتیر و همچنین پارامترهای تاثیرگذار بر بیشینه دامنه‌ی سوزن در هر مود و فرکانسی که بیشینه‌ی دامنه‌ در آن اتفاق می‌افتد بررسی شده‌ است. مشاهده ‌می‌شود که با بالاتر رفتن شماره مود، جابجایی غیرخطی فرکانس تشدید کوچک‌تر می‌شود. اما مودها و هارمونیک‌های بالاتر نسبت به فرکانس تشدید اول سرعت بیشتری در ثبت اطلاعات نمونه دارند و همچنین به دلیل حساسیت بیشتر به دامنه‌ی تحریک کوچکتری نیاز دارند.

واژه‌های کلیدی: میکروسکوپ نیروی اتمی، تحریک مودهای بالاتر، مود غیرتماسی، تئوری اغتشاشات، گسسته‌سازی گلرکین

متن کامل [PDF 4529 kb]   (3589 دریافت)