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| − | Contents | + | = Contents = |
| − | # Objectives and Learning Goals 2
| + | ==Objectives and Learning Goals== |
| − | # Roadmap and Milestones 2
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| − | # The 20.309 AFM System 2
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| − | ## Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
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| − | ### Motion control system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
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| − | ### Optical system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
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| − | ### Cantilever probes for imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
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| − | ### Cantilevers for thermal noise measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
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| − | | + | |
| − | ## Major operational steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
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| − | 3.2.1 Power-on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
| + | |
| − | 3.2.2 Signal connections and data °ow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
| + | |
| − | 3.2.3 Laser alignment and di®ractive modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
| + | |
| − | 3.2.4 Sample loading and positioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
| + | |
| − | 3.2.5 Engaging the tip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
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| − | 3.2.6 Calibration and biasing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
| + | |
| − | 3.3 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
| + | |
| − | 3.3.1 Controls overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
| + | |
| − | 3.3.2 Image mode operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
| + | |
| − | 3.3.3 Z-mod (force spectroscopy) operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
| + | |
| − | 3.3.4 Saving AFM data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
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| − | 3.4 Additional instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
| + | |
| − | 3.4.1 Di®erential ampli¯er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
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| − | 3.4.2 LabVIEW VIs for signal capture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
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| − | 4 Experiment 1: Imaging 14
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| − | 4.1 AFM resolution limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
| + | |
| − | 4.2 Measuring Image Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
| + | |
| − | 5 Experiment 2: Elastic Modulus 15
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| − | 5.1 Data Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
| + | |
| − | 6 Experiment 3: Measuring Boltzmann's Constant kB 17
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| − | 6.1 Theory: thermomechanical noise in microcantilevers . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
| + | |
| − | 6.2 Calibration and biasing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
| + | |
| − | 6.3 Recording thermomechanical noise spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
| + | |
| − | 6.4 Data analysis in MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
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| − | 7 Report Requirements 21
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| − | 7.1 Calibration and noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
| + | |
| − | 7.2 Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
| + | |
| − | 7.3 Elastic modulus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
| + | |
| − | 7.4 Measuring Boltzmann's constant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
| + | |
| − | 8 Useful References 23
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