فإن الكتاب أن نعترف تيم كرانتز من وكالة ناسا جلين ودوان Detwiler من هوندا R &amp; D للحصول على الدعم الفني والمساهمات العينية. وقدم الدعم المالي لهذا البحث من قبل المنظمات الأعضاء في مركز المفاهيم الذكية المركبات (www.SmartVehicleCenter.org)، والمركز الوطني للعلوم الصناعية مؤسسة / جامعة البحوث التعاونية (I / UCRC). ويدعم SD من المفاهيم الذكية سيارة الزمالة العليا وزمالة جامعة من كلية الدراسات العليا جامعة ولاية أوهايو.

1. تطوير Tribometer التعديل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت النظام الفرعي تشاك الحركية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مستوى عزل الاهتزاز الجدول. وضع العاصمة المحرك على الطاولة. مستوى المحرك مع الحشوات واصلاحها مع الدعامات والمسامير. وضع إطار الدعم حول المحرك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط رمح خدد لمحور المحرك باستخدام مفتاح. وضع لوحة على دعم الإطار مع رمح خدد تسير من خلال ثقب في لوحة. مجموعة فحوى تحمل إبرة الأسطوانة على لوحة دعم وحول رمح خدد. تليين تحمل مع قطع السوائل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط رمح خدد إلى تشاك من خلال لوحة محول، التي لديها اقتران رمح خدد على جانب واحد ونمط الترباس تشوك على الجانب الآخر. عند هذه النقطة، يتم اعتماد ظرف من الإطار من خلال تأثير التوجه وتوصيلها إلى المحرك من خلال لوحة المحول. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت التجميع gymbal. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بناء إطار الدعم باستخدام الدعامات U-قناة، بين قوسين، والبراغي. استخدام أربعة الدعامات طويلة، باعتبارها أحد أعمدة، واستخدام ثلاثة منها أقصر الحزم عبر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأمين الركائز الأربع لطاولة عزل الاهتزاز باستخدام الأقواس والمسامير. ربط التجمع gymbal لشعاع عبر المتوسط ​​باستخدام البراغي والصواميل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت الخلية تحميل الموجهة أفقيا في التجمع gymbal. ربط جامد جانب واحد من الخلية تحميل لإطار الجمعية gymbal، في حين ربط الجانب الآخر في الذراع gymbal بسلك. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع المحرك كهرضغطية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج 3 في الطويلة، قضيب مترابطة تماما من خلال ثقب في كومة كهرضغطية. وضع غسالة واحدة والجوز واحدة في نهاية كل من المكدس. ترك حوالي 1/8 في لموضوع جاحظ من نهاية الجوز واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشديد المكسرات عند كلا الطرفين لخلق التحميل المسبق في المكدس. ربط طويلة، المواضيع تتعرض للذراع gymbal باستخدام المكسرات وغسالات. بلوط الموضوع الجوز على الطرف الآخر من بيزو المحرك وإدراج قرص في ظرف (هذا الجوز بلوطوتستخدم القرص لأغراض انشاء، وليس للاختبار). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط ارتفاع الجمعية gymbal بحيث الجوز بلوط في اتصال مع الجزء العلوي من القرص والذراع gymbal هو مستوى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الموقف من الجمعية gymbal بحيث نقطة الاتصال بين الجوز بلوط والقرص حوالي 25 ملم بعيدا عن مركز الدوران للقرص. تشديد جميع براغي في مجموعة المتابعة لضمان الاستقرار. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد جيل إشارة، إشارة التضخيم، والنظم الفرعية الحصول على البيانات. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط نظام الحصول على البيانات إلى كمبيوتر المختبر. وصل الناتج من مولد إشارة إلى مدخلات مكبر للصوت الكهربائية. وصل الناتج مكبر للصوت مع الأسلاك مدخلات مكدس كهرضغطية. توصيل شاشات مكبر للصوت لنظام الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الخلية تحميل لمكيف إشارة، ومن ثم ربط مخرجات مكيف إشارة إلى نظام الحصول على البيانات. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الإضافي مجموعة المتابعة.<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قم بتوصيل خرطوم الهواء للتسوق الهواء. إصلاح نهاية خرطوم إلى الإطار بحيث نقاط منفذ إزاء بيزو المحرك. الشريط غيض من الحرارية إلى بيزو المحرك. ربط الخيوط الحرارية للقارئ؛ تعليق القارئ على الإطار. </li></ol></li></ol> 2. إعداد قبل الاختبار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معايرة سرعة دوران المحرك. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق المغناطيس إلى حافة تشاك. المكان قاعة التأثير التحقيق على مقربة من ظرف. ربط مخرجات لجنة التحقيق قاعة التأثير على gaussmeter متصل نظام الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح البرنامج الحصول على البيانات والبدء في الحصول على البيانات. تشغيل المحرك. أدر مفتاح سرعة وحدة تحكم المحرك إلى 10 (أدنى سرعة دوران يوفر المحرك). بعد يدور المحرك لمدة 10 الثورات وإطفاء المحرك. إنهاء الحصول على البيانات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل البيانات المحفوظة. الوقت بين اثنين من قمم إشارة خرج من gaussmeter هو الوقت المناسب للمحرك لتتعفنأكلت الثورة كاملة واحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أدر مفتاح 10-100 (أعلى سرعة الدوران يوفر المحرك) في الزيادات من 10؛ كرر الخطوات من 2.1.2 إلى 2.1.3. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع حمولة منصة استشعار بين الجوز بلوط والقرص لقياس القوة الطبيعية في واجهة. آلة ناعما سطح أقراص اختبار باستخدام مخرطة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف الجوز بلوط وقرص لفحصها مباشرة قبل الاختبار. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضعت على قفازات بلاستيكية ومواجهة mask.Prepare قطعة من مناديل المختبر. بلفها داخل 1 بوصة الساحات. رذاذ الايثانول على المربعات الأنسجة. قم بمسح سطح الجوز بلوط والقرص معهم. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت الجوز بلوط نظيفة والقرص. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الموضوع الجوز بلوط على بيزو المحرك، وتشديد الرقابة عليها مع وجع نهاية مفتوحة. أدخل القرص في ظرف؛ ضبط الموقف للتأكد من غيض من الجوز بلوط في اتصال مع سطح القرص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة السطح العلوي للقرص والذراع gymbal. تشديد تشاك ذلكأن القرص عقد بحزم. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس runout من دوران القرص. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تثبيت الليزر استشعار التشرد في مباراة، ووضع لاعبا اساسيا بجوار tribometer. ضبط الارتفاع وزاوية من أجهزة الاستشعار بحيث القرص ضمن مجموعة أجهزة الاستشعار، وشعاع الليزر من الطبيعي أن القرص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط الانتاج استشعار لنظام الحصول على البيانات. بدء الحصول على البيانات. تشغيل المحرك وتدوير القرص لمدة 10 الثورات. إطفاء المحرك. إنهاء الحصول على البيانات. </li></ol></li></ol> 3. أداء الاختبار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبارات مع الاهتزازات فوق الصوتية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعليق 2 N الوزن على هوك واحد أن يتصل الذراع gymbal من خلال الأسلاك واثنين من البكرات. يتم استخدام الوزن لتطبيق الحمل الطبيعي بين الجوز بلوط والقرص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شنق 2 N الوزن آخر على هوك الآخر الذي يربط الذراع gymbal لتوفير ادعاء الأفقي إلى خلية الحمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين إشارةمولد لتوفير إشارة جيبية مستمرة مع DC تعويض من 3 V، سعة 3 V، وتردد 22 هرتز (تردد صدى للبيزو المحرك). لاحظ أن 3 V تعويض يستخدم لمنع التوتر في بيزو المحرك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء الحصول على البيانات (تقليل قوة الاحتكاك). بدوره على مكبر للصوت وتحويل الأرباح مقبض الباب إلى 15، وهو ما يعادل في الأرباح الحقيقية 4.67 (الأرقام على مقبض الباب كسب تعسفية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل المحرك. ضبط سرعة دوران إلى 6.67 دورة في الدقيقة لتوفير سرعة خطية من 20.3 ملم / ثانية. تشغيل الاختبار لمدة 4 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إيقاف المحرك ومكبر للصوت، ثم قم بإيقاف الحصول على البيانات. إزالة الجوز بلوط اختبارها والقرص من مجموعة المتابعة. كرر الخطوات من 2،3-2،5 لتثبيت جديد الجوز بلوط والقرص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 3.1.1 إلى 3.1.6. في خطوة 3.1.5، تعيين سرعة الدوران دورة في الدقيقة إلى 13.3 و 28.7 دورة في الدقيقة لتوفير سرعات خطية من 40.6 ملم / ثانية و 87 ملم / ثانية، على التوالي؛ تشغيل الاختبارات ل2 و 0.94 ساعة الموافقondingly. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختبارات دون الاهتزازات فوق الصوتية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوة 3.1.6 لتغيير المكسرات البلوط وأقراص. كرر الخطوات من 3.1.1 إلى 3.1.6 مع مولد إشارة وإشارة مكبر للصوت قبالة (الاحتكاك قياسه هو الاحتكاك الذاتية). </li></ol></li></ol> 4. Profilometer البصرية القياسات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد القياس <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف الأقراص على الفور قبل القياسات باستخدام الخطوة 2.3. جعل ثمانية علامات موزعة بالتساوي حول حافة القرص. فتح البرنامج profilometer. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رفع العدسة حتى لا يكون هناك تطهير كاف بين منصة العدسة وعينة. مستوى منصة العينة. ضع قطعة من مختبر قضاء على المنصة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع بلطف العينة على الجزء العلوي من الأنسجة مع واحدة من علامات ثمانية مواجهة أمام profilometer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط القياس. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار VSI (العمودي الضوئي التداخل) كنوع من المعالجة. حدد عدسة 5X لحقل كبير للعرض والشكل العام. اختيار 0.55X التكبير لمنطقة المسح الضوئي من 1.8 مم 2.4 مم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار سرعة المسح الضوئي 1X. تعيين مسح مجموعة ل-100 م إلى 100 م. جلب عدسة في اتجاه نزولي عينة حتى يكون هناك صورة ضبابية على الشاشة. ضبط ارتفاع العدسة حتى تكون الصورة واضحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار 2 حيث بلغ عدد بالاشعة لمتوسط ​​لكل قياس. انقر على زر القياس. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إجراءات قياس ما بعد. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام وصفة الرؤية التي حددت في البرنامج لتصحيح الصورة الخام للالميل للعينة كلها. فتح الأدوات التحليل في البرنامج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحصول على قيم خشونة تقاس من &quot;الإحصاءات الأساسية&quot; البند. الحصول على فقدان قياس حجم الندبة ارتداء داخل منطقة المسح الضوئي من &quot;حجم&quot; البند. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حفظ الصور من ملامح 1D في x و y الاتجاهات، والوضع 2D، 3D الشخصية، وكذلك جدول لقيم خشونة. تحويل العينة في اتجاه عقارب الساعة حتى عشرتواجه ه علامة المقبلة أمام profilometer. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 4،2-4،3 لعلامات 7 المتبقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوات من 4.1. 4.4 على كافة الأقراص الستة. </li></ol>

<ol>
	<li>Bhushan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to tribology. , (2002).</li><li>Severdenko, V., Klubovich, V., Stepanenko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrasonic rolling and drawing of metals. , (1972).</li><li>Taylor, R., Coy, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+fuel+efficiency+by+lubricant+design:+a+review.">Improved fuel efficiency by lubricant design: a review.</a> Proc. Instit. Mech. Eng., Part J: J Eng. Tribol. 214 (1), 1-15 (2000).</li><li>Littmann, W., Storck, H., Wallaschek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sliding+friction+in+the+presence+of+ultrasonic+oscillations:+superposition+of+longitudinal+oscillations.">Sliding friction in the presence of ultrasonic oscillations: superposition of longitudinal oscillations.</a> Arch. Appl. Mech. 71 (8), 549-554 (2001).</li><li>Littmann, W., Storck, H., Wallaschek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+in+friction+using+piezoelectrically+excited+ultrasonic+vibrations.">Reduction in friction using piezoelectrically excited ultrasonic vibrations.</a> Proc. SPIE. 4331, (2001).</li><li>Bharadwaj, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friction+control+in+automotive+seat+belt+systems+by+piezoelectrically+generated+ultrasonic+vibrations.">Friction control in automotive seat belt systems by piezoelectrically generated ultrasonic vibrations.</a> Proc. SPIE. 7645, 7645E (2010).</li><li>Bharadwaj, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+load+on+active+friction+control+using+ultrasonic+vibrations.">Effect of load on active friction control using ultrasonic vibrations.</a> Proc. SPIE. 7290, 7290G (2010).</li><li>Kumar, V., Hutchings, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+the+sliding+friction+of+metals+by+the+application+of+longitudinal+or+transverse+ultrasonic+vibration.">Reduction of the sliding friction of metals by the application of longitudinal or transverse ultrasonic vibration.</a> Tribol. Int. 37 (10), 833-840 (2004).</li><li>Pohlman, R., Lehfeldt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+ultrasonic+vibration+on+metallic+friction.">Influence of ultrasonic vibration on metallic friction.</a> Ultrasonics. 4 (4), 178-185 (1966).</li><li>Popov, V., Starcevic, J., Filippov, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Ultrasonic+In-Plane+Oscillations+on+Static+and+Sliding+Friction+and+Intrinsic+Length+Scale+of+Dry+Friction+Processes.">Influence of Ultrasonic In-Plane Oscillations on Static and Sliding Friction and Intrinsic Length Scale of Dry Friction Processes.</a> Tribol. Lett. 39 (1), 25-30 (2010).</li><li>Dong, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectrically-induced+ultrasonic+lubrication+by+way+of+Poisson+effect.">Piezoelectrically-induced ultrasonic lubrication by way of Poisson effect.</a> Proc. SPIE. 8343, 83430L (2012).</li><li>Dong, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elastic-plastic+cube+model+for+ultrasonic+friction+reduction+via+Poisson+effect.">Elastic-plastic cube model for ultrasonic friction reduction via Poisson effect.</a> Ultrasonics. 54 (1), 343-350 (2014).</li><li>Dong, S., Dapino, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wear+Reduction+Through+Piezoelectrically-Assisted+Ultrasonic+Lubrication.">Wear Reduction Through Piezoelectrically-Assisted Ultrasonic Lubrication.</a> Smart. Mater. Struct. 23 (10), 104005 (2014).</li><li>Chowdhury, M., Helali, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+frequency+of+vibration+and+humidity+on+the+wear+rate.">The effect of frequency of vibration and humidity on the wear rate.</a> Wear. 262 (1-2), 198-203 (2014).</li><li>Bryant, M., Tewari, A., York, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Micro+(rocking)+vibrations+and+surface+waviness+on+wear+and+wear+debris.">Effect of Micro (rocking) vibrations and surface waviness on wear and wear debris.</a> Wear. 216 (1), 60-69 (1998).</li><li>Bryant, M., York, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurements+and+correlations+of+slider+vibrations+and+wear.">Measurements and correlations of slider vibrations and wear.</a> J. Tribol. 122 (1), 374-380 (2000).</li><li>Goto, H., Ashida, M., Terauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ultrasonic+vibration+on+the+wear+characteristics+of+a+carbon+steel:+analysis+of+the+wear+mechanism.">Effect of ultrasonic vibration on the wear characteristics of a carbon steel: analysis of the wear mechanism.</a> Wear. 94, 13-27 (1984).</li><li>Goto, H., Ashida, M., Terauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wear+behaviour+of+a+carbon+steel+subjected+to+an+ultrasonic+vibration+effect+superimposed+on+a+static+contact+load.">Wear behaviour of a carbon steel subjected to an ultrasonic vibration effect superimposed on a static contact load.</a> Wear. 110 (2), 169-181 (1986).</li><li>Robinowicz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The friction and wear of materials. , (1965).</li><li>Bowden, F., Freitag, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+friction+of+solids+at+very+high+speeds.">The friction of solids at very high speeds.</a> Proc. R. Soc. A. 248 (1254), 350-367 (1985).</li><li>Burwell, J., Rabinowicz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+nature+of+the+coefficient+of+friction.">The nature of the coefficient of friction.</a> J. Appl. Phys. 24 (2), 136-139 (1953).</li><li>Cocks, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+sliding+metal+surfaces.">Interaction of sliding metal surfaces.</a> J. Appl. Phys. 33 (7), 2152-2161 (1962).</li><li>Rusinko, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultrasound and Irrecoverable Deformation in Metals. , (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

وأجريت التجارب باستخدام هذا البروتوكول لدراسة تأثير سرعة خطية على الاحتكاك بالموجات فوق الصوتية والحد من التآكل. أظهرت القياسات أن الاهتزازات فوق الصوتية تقلل بشكل فعال الاحتكاك وارتداء في ثلاث سرعات الخطية. وانسجاما مع الملاحظات السابقة، ومقدار الحد من الاحتكاك ?...

وجود الاحتكاك في واجهة من سطحين الاتصال عندما تنزلق أو لفة بالنسبة لبعضها البعض. الاحتكاك عادة ما تحدث جنبا إلى جنب مع جلخ أو لاصق ارتداء 1 الفوق هو العلم وراء الظواهر ذات تردد عال، وهذا هو، موجات السفر على ترددات أعلى من المعدل الصوتية (20 كيلو هرتز). مجال الموجات فوق الصوتية ويشمل نظامين مختلفين جذريا. ويشمل نظام واحد موجات كثافة منخفضة مثل تلك المستخدمة في عمليات التصوير مثل الموجات فوق الصوتية الطبية أو التفتيش غير مدمرة من الهياكل. والآخر هو نظام الطاقة العالية التي تستخدم موجات عالية الطاقة لتنفيذ أو المساعدة العمليات الهندسية مثل لحام البلاستيك والمعادن. وقد تبين أن تطبيق هذا النوع الأخير من الاهتزازات فوق الصوتية في واجهة من سطحين في انزلاق الاتصال يقلل من قوة الاحتكاك فعالة في الواجهة. وتعرف هذه الظاهرة باسم تزييت بالموجات فوق الصوتية. لتحقيقتزييت بالموجات فوق الصوتية بين كائنين انزلاق، يجب وضع الاهتزاز النسبي على ترددات الموجات فوق الصوتية بينهما. يتم تطبيق الاهتزازات عادة إلى أحد الكائنات اثنين، إما في طولية، عرضية، أو اتجاه عمودي نسبة إلى سرعة انزلاق. في هذه الدراسة، تم تجهيز دبوس على tribometer لمع المحرك كهرضغطية بحيث يهتز طرفها في اتجاه عمودي على قرص دوار لtribometer ل. المواد كهرضغطية هي فئة من المواد &quot;الذكية&quot; التي تشوه عندما تتعرض للمجالات الكهربائية، وتهتز في نفس التردد كحقل الإثارة. يمكن للمواد كهرضغطية يهتز عند ترددات جيدا في نطاق ميغاهيرتز. يجري فرضه لسرعة العيانية، الاهتزازات فوق الصوتية لديها تأثير بالتناوب اتجاه قوة الاحتكاك لحظية والاتصال بين السطوح، وهذا الجمع يؤدي إلى الحد من قوة الاحتكاك وسطح ارتداء فعال. </p&gt; وقد ثبت للحد من الاحتكاك بالموجات فوق الصوتية في نظم التصنيع العملية. على سبيل المثال، تم استخدام هذه التكنولوجيا للحد من قوة بين أداة وقطعة العمل في تشكيل المعادن وتشكيل عمليات مثل الحفر، والضغط، ورقة المتداول، ووضع الأسلاك. وتشمل الفوائد تحسين الانتهاء من السطح (2) وتقليص الحاجة إلى المنظفات باهظة الثمن والضارة بيئيا لإزالة الشحوم من المنتج النهائي. هناك تطبيقات محتملة للتزييت بالموجات فوق الصوتية في مجالات أخرى كذلك. على سبيل المثال، يمكن تزييت بالموجات فوق الصوتية يعزز إلى حد كبير تجربة المستخدم في منتجات الرعاية الصحية الشخصية عن طريق القضاء على الحاجة للمواد التشحيم أو الطلاء. في تطبيقات السيارات، ويمكن تعديل الاحتكاك تحسين أداء المفاصل الكرة في حين أن الحد من الاحتكاك بين مقاعد السيارة والقضبان يسهل حركة مقعد، وتوفير مساحة والكتلة التي لولاها يكون محتلا من قبل عناصر وmechani التقليديةرسالة قصيرة. يمكن أن الموجات فوق الصوتية تزييت أيضا أن يساعد على تحسين كفاءة الوقود من خلال تقليل الاحتكاك في أنظمة توليد القوة وتعليق. 3 في التطبيقات الفضائية، حيث لا يمكن استخدام مواد التشحيم التقليدية، يمكن استخدامها تزييت بالموجات فوق الصوتية للحد من التآكل وبشكل كبير إطالة عمر مكونات أساسية. مظاهرات مختبر للحد من الاحتكاك من خلال تزييت بالموجات فوق الصوتية عديدة. وكميا للحد من الاحتكاك بالفرق بين قوة الاحتكاك قياس دون تزييت بالموجات فوق الصوتية وقوة الاحتكاك مع الاهتزازات فوق الصوتية تطبيقها. في كلتا الحالتين، يتم قياس قوة الاحتكاك مباشرة مع أجهزة استشعار قوة. Littmann آخرون 4-5 توصيل المحرك مدفوعة piezoelectrically إلى المنزلق، الذي تم تركيب جهاز استشعار القوة وإطار لقياس قوى الاحتكاك وتطبيق الأحمال العادية. كان يعمل A المحرك بالهواء المضغوط لدفع المنزلق جنبا إلى جنب مع المحرك على طول السكك الحديدية دليل. Ultrasoniطبقت ج الاهتزازات في اتجاه طولية لسرعة انزلاق. أجريت Bharadwaj وDapino 6-7 تجارب مماثلة باستخدام المحرك مكدس كهرضغطية متصلة الدليل الموجي المخروطية إما في نهاية المكدس. جرت اتصالات تجري بين حواف كروية من المخاريط وسطح السكك الحديدية دليل. تمت دراسة آثار معلمات النظام مثل تصلب الاتصال، الحمل الطبيعي، وتصلب العالمية. كومار وهتشينجز 8 تثبيت دبوس على sonotrode الذي ينشط عن طريق محول بالموجات فوق الصوتية. وقد تم توليد ذبذبات الموجات فوق الصوتية ونقلها إلى دبوس، التي وضعت في اتصال مع سطح أداة الصلب. تم تطبيق القوة الطبيعية التي اسطوانة تعمل بالهواء المضغوط ويتم قياسها بواسطة خلية الحمل. تم إنشاء الحركة النسبية بين دبوس والقرص طاولة الترددية. كما نفذت Pohlman وLehfeldt 9 تجربة دبوس على القرص. على عكس دراسات أخرى، انهم يعملون على magnetostrictإيف محول لتوليد الاهتزازات فوق الصوتية. لدراسة الاتجاه الأمثل للحد من الاحتكاك بالموجات فوق الصوتية، والانحياز بعناية محول بحيث الاتجاه الذبذبات كان طولية، عرضية، والرأسي لسرعة العيانية. درسوا تخفيض الاحتكاك بالموجات فوق الصوتية على حد سواء الأسطح الجافة ومشحم. بوبوف وآخرون. 10 الاستفادة من المحرك مع الدليل الموجي المخروطية. تم وضع المحرك في اتصال مع لوحة قاعدة التناوب. اعتمدت الأقماع المصنوعة من تسع مواد مع مختلف صلابة لدراسة تأثير صلابة المادة على الحد من الاحتكاك بالموجات فوق الصوتية. دونغ وDapino 11-13 استخدام محول كهربائي ضغطي لتوليد ونقل الاهتزازات فوق الصوتية إلى الدليل الموجي المنشورية مع حواف مدورة. الاهتزاز الطولي يسبب اهتزاز رأسي بسبب تأثير بواسون. تم وضع شريط التمرير مع كبار المنحني تحت والاتصال في الدليل الموجي. بنيت إطار لتطبيق قوى طبيعية في واجهة الاتصال. توقال انه تم سحب شريط التمرير يدويا في جميع أنحاء منطقة وسط الدليل الموجي. تم قياس قوة الاحتكاك من قبل خلية الحمل الذي كان متصلا إلى شريط التمرير. تم التحقيق أيضا الحد من ارتداء يسببها بالموجات فوق الصوتية وتظاهر. ويعمل فقدان الصوت، وفقدان الوزن، وخشونة السطح التغييرات لقياس شدة wear.Chowdhury وهلالي 14 صدي قرص دوار في الإعداد دبوس على القرص. تم إنشاؤها الاهتزازات التي كتبها هيكل دعم لوحين متوازيين تقع تحت القرص الدورية. الصفيحة العلوية لديه الكرة كروية مثبتة خارج المركز على السطح السفلي، الذي ينزلق في الفتحة التي كانت محفورة على السطح العلوي من لوحة أسفل. تم تشكيله الفتحة مع عمق متغير بشكل دوري بحيث تتحرك الصفيحة العلوية عموديا أثناء الدوران. وتراوحت الترددات حوالي 100 هرتز وفقا لسرعة دوران. درس براينت ونيويورك 15-16 تأثير الاهتزازات الصغيرة على ثتخفيض الأذن. أنها إدخال اسطوانة الكربون عن طريق حامل مع نهاية واحدة تقع على القرص الصلب الغزل والطرف الآخر متصلا اللولبية. في حالة واحدة، واسطوانة مزودة دافئ في حامل بحيث لم يكن هناك مساحة للاهتزاز. في حالات أخرى، تركت الموافقات للسماح الاهتزازات الصغيرة من اسطوانة في حين كانت الاسطوانة في اتصال مع القرص الغزل. تم قياس فقدان الوزن من اسطوانة لحساب معدل التآكل. تبين أن الاهتزازات الصغيرة المولدة ذاتيا تساعد على الحد من ارتداء بنسبة تصل إلى 50٪. كما اعتمدت جوتو وأشيدا 17-18 تجربة دبوس على القرص. أنها مرتبطة عينات دبوس مع محول عبر مخروط مدبب وقرن. دبوس صدي في اتجاه عمودي على سطح القرص. كان متصلا كتلة لمحول على قمته لتطبيق الأحمال العادية. ترجمت قوى الاحتكاك من عزم الدوران الذي تم تطبيقه لتدوير القرص. وحددت ارتداء كما لاصقة لأن كلاوقدمت دبوس والقرص الصلب الكربون. تم حساب معدلات ارتداء من قياسات حجم الخسائر. وقد تبين أن السرعة الخطية تلعب دورا هاما في تزييت بالموجات فوق الصوتية. العنصر التجريبي لهذا البحث يركز على الاعتماد للحد من الاحتكاك وارتداء على سرعة خطية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>DC Motor&#160;</td>
			<td>Minarik&#160;</td>
			<td>SL14</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical amplifier</td>
			<td>AE Techron</td>
			<td>LVC5050</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal conditioner&#160;</td>
			<td>Vishay Measurements Group</td>
			<td>2310</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal generator</td>
			<td>Agilent&#160;</td>
			<td>33120A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piezoelectric stack</td>
			<td>EDO corporation</td>
			<td>EP200-62</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Load cell</td>
			<td>Transducer Techniques</td>
			<td>MLP-50</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Load sensor pad</td>
			<td>FlexiForce</td>
			<td>A201</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser meter</td>
			<td>Keyence corporation&#160;</td>
			<td>LK-G32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hall-effect probe and gaussmeter</td>
			<td>Walker Scientific, Inc.</td>
			<td>MG-4D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition module</td>
			<td>Data Physics</td>
			<td>Quattro</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acquisition software</td>
			<td>Data Physics</td>
			<td>SignalCalc Ace</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermocouple reader</td>
			<td>Omega</td>
			<td>HH22</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical profilometer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>Contour GT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Profilometer operation software</td>
			<td>Bruker&#160;</td>
			<td>Vision 64</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experiments on ultrasonic lubrication using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer

الاحتكاك وارتداء ما يضر النظم الهندسية. ويتحقق تزييت بالموجات فوق الصوتية عند صدي واجهة بين سطحين ينزلق على تردد أعلى من المعدل الصوتية (20 كيلو هرتز). كتقنية الحالة الصلبة، تزييت بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تستخدم فيها مواد التشحيم التقليدية هي غير مجد أو غير مرغوب فيها. وعلاوة على ذلك، تزييت بالموجات فوق الصوتية يسمح للتعديل الكهربائي للمعامل الاحتكاك الفعال بين سطحين انزلاق. هذه الخاصية تمكن الأنظمة التكيفية التي تعدل دولتهم الاحتكاك وما يرتبط بها من الاستجابة الديناميكية كما تغير ظروف التشغيل. ويمكن أيضا أن يتم تخفيض ارتداء السطح من خلال تزييت بالموجات فوق الصوتية. قمنا بتطوير بروتوكول للتحقيق الاعتماد للحد من قوة الاحتكاك وارتداء تخفيض على سرعة انزلاق خطية بين الأسطح مشحم بالموجات فوق الصوتية. بنيت tribometer دبوس على القرص الذي يختلف من الوحدات التجارية في هذا كومة كهرضغطية يستخدم ليهتز دبوس في 22كيلوهرتز الطبيعي أن سطح القرص الدورية. يتم قياس الاحتكاك وارتداء المقاييس بما في ذلك قوة فعالة الاحتكاك، وفقدان الصوت، وخشونة السطح دون ومع الاهتزازات فوق الصوتية في الضغط المستمر من 1-4 ميجا باسكال وثلاث سرعات انزلاق مختلفة: 20.3، 40.6، و 87 ملم / ثانية. ويستخدم لprofilometer بصري لتوصيف السطوح ارتداء. يتم تقليل قوة الاحتكاك فعالة بنسبة 62٪ في 20.3 ملم / ثانية. باستمرار مع النظريات القائمة لتزييت بالموجات فوق الصوتية، والحد في المئة في قوة الاحتكاك تقل مع تقدم زيادة السرعة، وصولا الى 29٪ تخفيض قوة الاحتكاك في 87 ملم / ثانية. لا يزال الحد من ارتداء ثابتة تقريبا (49٪) في سرعات ثلاثة النظر فيها.

وقد تم الحصول على قياسات تمثيلية المقدمة هنا من tribometer تعديل هو مبين في الشكل 1. والمحرك كهرضغطية يولد الاهتزازات مع سعة 2،5 ميكرون على تردد 22 كيلوهرتز. لدراسة الاعتماد من الاحتكاك وارتداء تخفيض على سرعة الخطية، طبقت ثلاث سرعات مختلفة (20.3، 40.6، و 87 ملم /...

Watch this Scientific Journal Video about Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer at JoVE.com

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties.

تجارب على الموجات فوق الصوتية التزييت باستخدام Tribometer Piezoelectrically بمساعدة وProfilometer البصرية

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

experiments-on-ultrasonic-lubrication-using-piezoelectrically

Research

JoVE Journal

Engineering

12.5K Views.  The Ohio State University. We present a protocol for using a piezoelectrically-assisted tribometer and optical profilometer to investigate the dependence of ultrasonic wear and friction reduction on linear velocity, contact pressure, and surface properties. 

Video: Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

افتعال يتعلق بما وارء باستخدام أسلوب الرسم الألياف

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

البصرية محاصرة من الجسيمات النانوية

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

توصيف التعديلات السطحية من التداخل الضوء الأبيض: تطبيقات في التتفيل ايون، التذرية الليزر، والتجارب علم احتكاك المفاصل

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics Beamline of the Advanced Light Source (ALS) of the Lawrence Berkeley National Laboratory1-4. This video demonstrates how the complex chemical structures of laboratory-based model flames are analyzed using flame-sampling mass spectrometry with tunable synchrotron-generated vacuum-ultraviolet (VUV) radiation. This experimental approach combines isomer-resolving capabilities with high sensitivity and a large dynamic range5,6. The first part of the video describes experiments involving burner-stabilized, reduced-pressure (20-80 mbar) laminar premixed flames. A small hydrocarbon fuel was used for the selected flame to demonstrate the general experimental approach. It is shown how species&#8217; profiles are acquired as a function of distance from the burner surface and how the tunability of the VUV photon energy is used advantageously to identify many combustion intermediates based on their ionization energies. For example, this technique has been used to study gas-phase aspects of the soot-formation processes, and the video shows how the resonance-stabilized radicals, such as C3H3, C3H5, and i-C4H5, are identified as important intermediates7. The work has been focused on soot formation processes, and, from the chemical point of view, this process is very intriguing because chemical structures containing millions of carbon atoms are assembled from a fuel molecule possessing only a few carbon atoms in just milliseconds. The second part of the video highlights a new experiment, in which an opposed-flow diffusion flame and synchrotron-based aerosol mass spectrometry are used to study the chemical composition of the combustion-generated soot particles4. The experimental results indicate that the widely accepted H-abstraction-C2H2-addition (HACA) mechanism is not the sole molecular growth process responsible for the formation of the observed large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Gas sampling from laboratory-scale flames with online analysis of all species by mass spectrometry is a powerful method to investigate the complex mixture of chemical compounds occurring during combustion processes. Coupled with tunable soft ionization via synchrotron-generated vacuum-ultraviolet radiation, this technique provides isomer-resolved information and potentially fragment-free mass spectra.

تجارب اللهب في مصدر الضوء المتقدم: رؤى جديدة في عمليات تشكيل السخام

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

تصنيع وتشغيل الحزام الناقل النانو البصرية

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute transport in rivers and many important biogeochemical processes. To improve understanding of these processes through visual demonstration, we created a hyporheic flow simulation in the multi-agent computer modeling platform NetLogo. The simulation shows virtual tracer flowing through a streambed covered with two-dimensional bedforms. Sediment, flow, and bedform characteristics are used as input variables for the model. We illustrate how these simulations match experimental observations from laboratory flume experiments based on measured input parameters. Dye is injected into the flume sediments to visualize the porewater flow. For comparison virtual tracer particles are placed at the same locations in the simulation. This coupled simulation and lab experiment has been used successfully in undergraduate and graduate laboratories to directly visualize river-porewater interactions and show how physically-based flow simulations can reproduce environmental phenomena. Students took photographs of the bed through the transparent flume walls and compared them to shapes of the dye at the same times in the simulation. This resulted in very similar trends, which allowed the students to better understand both the flow patterns and the mathematical model. The simulations also allow the user to quickly visualize the impact of each input parameter by running multiple simulations. This process can also be used in research applications to illustrate basic processes, relate interfacial fluxes and porewater transport, and support quantitative process-based modeling.

This manuscript describes how to create regular bedforms in a flume, visualize flow through the bedforms, and use computer simulations to simulate the hyporheic flow. The computer simulations compare well with the experimental observations. This coupled simulation and experiment is well-suited for both research and educational purposes.

تصور Hyporheic تدفق من خلال Bedforms عن طريق التجارب صبغ والمحاكاة

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

كتابة براج حواجز شبكية في ألياف متعددة النواة

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Ultrasonic Fatigue Testing in the Tension-Compression Mode

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on exposing the specimen to longitudinal vibrations on its resonance frequency close to 20 kHz. With use of this method, it is possible to significantly decrease the time required for the test, when compared to conventional testing devices usually working at frequencies under 200 Hz. It is also used to simulate loading of material during operation in high speed conditions, such as those experienced by components of jet engines or car turbo pumps. It is necessary to operate only in the high and ultra-high cycle region, due to the possibility of extremely high deformation rates, which can have a significant influence on the test results. Specimen shape and dimensions have to be carefully selected and calculated to fulfill the resonance condition of the ultrasonic system; thus, it is not possible to test the full components or specimens of arbitrary shape. Before each test, it is necessary to harmonize the specimen with the frequency of the ultrasonic system to compensate for deviations of the real shape from the ideal one. It is not possible to run a test until a total fracture of the specimen, since the test is automatically terminated after initiation and propagation of the crack to a certain length, when the stiffness of the system changes enough to shift the system out of the resonance frequency. This manuscript describes the process of evaluation of materials' fatigue properties at high-frequency ultrasonic fatigue loading with use of mechanical resonance at a frequency close to 20 kHz. The protocol includes a detailed description of all steps required for a correct test, including specimen design, stress calculation, harmonizing with the resonance frequency, performing the test, and final static fracture.

A protocol for ultrasonic fatigue testing in the high and ultra-high cycle region in axial tension-compression loading mode.

الموجات فوق الصوتية التعب الاختبار في وضع ضغط التوتر

Ultrasonic fatigue testing is one of a few methods which allow investigating fatigue properties in the ultra-high cycle region. The method is based on ...