Interferometric detection of adhesion-induced nano-deflections

Publisher Website
Google Scholar
Abstract
A novel micro-tribology tester comprising a highly sensitive force-detecting cantilever and a single-beam interferometer is introduced. To avoid any disturbance of the highly sensitive mechanical set-up the front side of the cantilever was polished to create the necessary reflector. The interferometer utilizes an aperture through which the interferogram is evaluated. In contrast to an atomic force microscope, where only a sharp tip interacts with the surface, two planes can be brought into contact. To measure adhesion one of the two samples is attached to a piezo-stack, performing an oscillatory motion towards and away from the second sample. Since the second sample is attached to the cantilever, any displacement can be detected by the interferometer. With a cantilever spring constant of and an interferometer length resolution of 1 nm, forces down to 5 nN can be resolved. Un nouveau micro-tribomètre est présenté comprenant un cantilever très sensible à la détection de force ainsi qu'un interféromètre à faisceau unique. Pour éviter la perturbation du dispositif mécanique très sensible la face avant du cantilever a été polie pour réaliser le réflecteur nécessaire. L'interféromètre utilise une ouverture à travers laquelle l'interférogramme est évalué. Contrairement au microscope à force atomique, où seulement une pointe est en interaction avec la surface, deux surfaces planes peuvent être mises en contact. Pour mesurer l'adhérence un des deux échantillons est fixé à un empilement de céramique piezo-électriques qui effectue un mouvement oscillatoire en se rapprochant et s'éloignant du deuxième échantillon. En effet ce deuxième échantillon est fixé au cantilever et chaque déplacement peut être détecté par l'interféromètre. Avec une constante de ressort du cantilever de et une résolution en longueur d'interféromètre de 1 nm, une résolution en force jusqu'à 5 nN peut être atteinte.

This publication has 14 references indexed in Scilit: