Çözünürlük Sistemleri
NC-SFM başlangıçta konsolun sabit bir frekansta sabit bir genlik tarafından sürüldüğü genlik modülasyonu (AM) moduna dayanıyordu. Yüzeye yaklaşıldığında, uç yüzey etkileşimi konsol salınımlarının genliğinde ve fazında bir değişikliğe neden olarak ölçülebilir bir sinyal sağlar.
Uygulamada, konsolun bu moddaki tepkisinin oldukça yavaş olduğu bulundu ve atomik çözünürlük çalışmalarında frekans modülasyonu (FM) modu ile değiştirildi. Ancak AM modu, hava ve sıvılarda yapılan "vuruş modu" çalışmalarında oldukça başarılı olmuştur.
Genel olarak, en iyi çalışma modu, gereken çözünürlük ve sistemin kendisi tarafından belirlenir. SFM'deki gerçek atomik çözünürlük, yalnızca bu çalışmanın odak noktası olacak olan FM modunda elde edilmiştir.
FM modu NC-SFM'de, özfrekansı f0 ve yay sabiti k olan bir konsol, bir geri besleme döngüsü aracılığıyla sabit bir A0 genliğinde salınımlarda tutulur. Konsol, kendinden tahrikli bir osilatör olarak düşünülebilir. Salınımların gerçek frekansı f0'a, konsolun kalite faktörü Q'ya ve tahrik uyartımı ile konsolun sapması arasındaki faz kaymasına θ bağlıdır.
θ = π/2 için sistem f = f0'da salınır. Genel olarak, deneyler sırasında, sabit bir frekans değişimi ∆f elde etmek için uç-yüzey mesafesi değiştirilir ve elde edilen topografya haritası, yüzeyin görüntüsünü sağlar. Artık ∆f'deki değişimin görüntüleme sinyalini sağladığı sabit yükseklikte görüntü almak da mümkündür.
Güvenilir görüntüleme için, deneysel kurulumun önemli olan bir yönü daha vardır: STM'de olduğu gibi, SFM deneylerinde normalde uç ve numune arasında bir sapma U uygulanır. Katkısız yarı iletken ve yalıtkan yüzeyler, özellikle yarılmış iyonik yüzeyler olmak üzere, hazırlandıktan sonra genellikle önemli lokalize yükler içerecektir. Bunlar, önemli uzun menzilli elektrostatik kuvvetlerin yanı sıra tarama sırasında uç yüzey kuvvetinde ani değişiklikler üretir.
İletken yüzeyler için, uç ve yüzey arasındaki iş-fonksiyonu farkı, uzun menzilli bir kapasitif kuvvete katkıda bulunacaktır. Bu ek kuvvetler, kısa menzilli kuvvetlerin nispi katkısını azaltarak ve uç çarpma olasılığını artırarak taramayı daha zor hale getirir. Elektrostatik kuvvetlerin etkisinin azaltılması, yüzey üzerinde belirli bir noktada uygulanan önyargının bir fonksiyonu olarak ∆f'nin en aza indirilmesiyle elde edilebilir. Bu sürecin bir örneği görülebilir.
Uç ve Yüzey Hazırlığı
Her yüzey STM veya SFM'de yüksek çözünürlüklü olarak görüntülenemez. Atomik çözünürlüğe ulaşmak için, çoğu durumda yüzey kapsamlı bir hazırlığa ihtiyaç duyar. Kontrollü döngülerde haftalar hatta aylar süren püskürtme (çoğunlukla Ar+ olmak üzere iyonlarla bombardıman) ve tavlama (yüzey kusurlarının düzeltildiği noktaya kadar ısıtma) nadir değildir.
Yüzey hazırlama başlı başına sofistike bir sanattır ve başarılı görüntülemenin anahtarlarından biridir. İyon saçılması ve elektron kırınımı gibi k-uzayı yöntemlerinin aksine, SPM ile görüntülenmek için bir yüzeyin sıralanmasına gerek yoktur. Aslında, bir yüzeydeki tek safsızlıklar ve basamak kenarları, deneyciler tarafından görüntülerinin kalitesini kontrol etmek için sıklıkla kullanılır. Böyle bir safsızlık, çift uç gibi hiçbir bozucu etkinin olmadığı varsayılarak yalnızca tek bir yapı olarak görüntülenir.
Uç, tüm SPM yöntemlerinde görüntülemenin en önemli parçasıdır. STM uçları genellikle saf bir metalden, bir metal alaşımından veya genellikle laboratuvarda metal telden üretilen 10-20 farklı malzeme katmanıyla kaplanmış bir metal tabandan yapılır. Bazı durumlarda, STM görüntüleme için ağır katkılı Si uçları da kullanılır.
1920x1080 çözünürlük iyimidir
Spektral çözünürlük nedir
Ekran çözünürlük
2K çözünürlük
Radyometrik çözünürlük nedir
Metre altı çözünürlük
Mekansal çözünürlük
1280x720 çözünürlük
SFM ölçümleri için benzer uçlar da kullanılabilse de, bu çok nadirdir. Bunun nedeni, bir ucun konsol tutuşunun SFM'deki kuvvet değişikliklerinin izlenmesinde çok önemli bir rol oynamasıdır: (i) birçok SFM gerçekleştirmesinde konsol sapmaları, konsolun arkasından yansıyan ışık algılanarak ölçülür; (ii) konsol yay sabiti, uç şekli ve uç keskinliği, görüntü oluşumunda çok önemli roller oynar.
Bu nedenle standart konsollar gereklidir. Çoğu durumda bunlar, yarı iletken çiplerle hemen hemen aynı şekilde mikro fabrikasyon yoluyla silikondan üretilir.
Bazı durumlarda uç, moleküllerin kontrollü adsorpsiyonu ile değiştirilir. STM'de bunun bir yüzeydeki moleküllerin görünen yüksekliğini etkilediği gösterilmiştir. Ucun tam geometrisi, uç yapısının alan-iyon mikroskobu ile bir taramadan önce ve sonra belirlendiği bazı olağanüstü STM ölçümleri dışında genellikle bilinmemektedir.
Konuları daha da karmaşık hale getirmek için uç geometrisi, tekrarlanabilir taramalı tünelleme spektroskopisi (STS) ölçümleri için belirleyicidir; ne yazık ki, STS için en uygun ucun topografik ölçümler için uygun olmadığı gösterilmiştir, çünkü yeterince yüksek bir çözünürlük sağlamaz.
SFM'de, apekste belirli orbital konfigürasyonlarla bile temiz silikon uçlar üretmek için bazı girişimlerde bulunulmuştur, ancak görüntüler henüz silikon yüzeyler dışında herhangi bir şey üzerinde üretilmemiştir: bu nedenle gerçek kontrol kanıtı eksiktir. Şu anda en yaygın olarak kabul edilen görüş, SPM uçlarının oldukça düşük eğriliğe sahip bir tabandan ve en baştaki konumda tek bir atom bulunan birkaç katmandan oluşan bir atomik uç kümesinden oluştuğudur.
STM'de, tünel bağlantısındaki tüm akım bu "tepe noktası" atomu aracılığıyla taşınır; iletkenlik alanı sonuç olarak oldukça küçüktür ve birkaç ̊A2 aralığındadır. STM hassasiyetinin kaynağı budur, çünkü akımı çok küçük bir yüzey alanının elektronik ortamına karşı çok hassas hale getirir. Keskin uç apeksinin son birkaç atomunun yüzey atomlarıyla etkileşimindeki varyasyonlar da SFM görüntülerindeki görüntü kontrastını belirler.
Bununla birlikte, atomik yapıya olan bu hassasiyet aynı zamanda STM ve SFM görüntülerinin yorumlanmasını bu kadar zorlaştıran özelliklerin de kaynağıdır çünkü uç apeksinin gerçek geometrisi ve kimyası, yüzey ile uç arasındaki vakum bariyerindeki iletkenliği etkiler ve aynı zamanda uç yüzey kuvvetleri genellikle belirlenemez. Cu(100) ve NaCl(100) gibi basit metal yüzeyler için bile bu, farklı taramalar için farklı deneysel sonuçlara yol açar.
SPM deneylerinde belirleyici faktörler tam olarak bilinmediğinden, alaka düzeylerinin simülasyonlardan çıkarsanması gerekir. Simülasyonların sistematik bir şekilde yapılması gerekir, örneğin, adsorbatların model uçlarının elektronik yapısı üzerindeki etkisini inceleyerek ve bu adsorbatların STM taramaları üzerindeki etkisini modelleyerek yapılmalıdır.
Deneysel olarak, zorluk, en azından dikkatli ölçümlerde, bir dizi taramayı kaydederek ve istatistiksel bir ortalama olarak yüzey dalgalanması gibi kesin ölçümleri sunarak aşılır.
Bluetooth
Bluetooth 4.0 veya Bluetooth Smart olarak da bilinen Bluetooth düşük enerji, Bluetooth Teknolojisinin IoT için özel olarak tasarlanmış versiyonudur. Adından da anlaşılacağı gibi, bu teknolojinin güç ve kaynak dostu bir versiyonudur ve genellikle düşük sürelerde çalışan, enerji toplayan veya madeni para büyüklüğünde bir pille çalışan düşük güçlü cihazlarda çalışacak şekilde tasarlanmıştır.
Bluetooth’un ana güçlü yönlerinden biri, onlarca yıldır var olmasıdır, bu nedenle milyarlarca Bluetooth özellikli cihaz vardır. Ayrıca Bluetooth, geliştiriciler için ideal bir teknoloji olmasını sağlayan, çok sayıda satıcı desteğine ve birlikte çalışabilirliğe sahip, iyi kurulmuş ve tanınan standart bir kablosuz protokoldür. Diğer avantajları, cihazların düşük güç kaynaklarında çalışmasına izin veren düşük tepe, ortalama ve boşta gücüdür.
Bluetooth teknolojisi, onu IIoT ve M2M uç ağlarındaki WSN düğümleri gibi düşük güçlü cihazlar için ideal hale getirir. Bluetooth kısa bir mesafe üzerinden çalışır ve Bluetooth özellikli cihazlar, iletişim kurmak için bir ana/bağımlı ilişki içinde birbirleriyle eşleşir.
Bluetooth özelliklerinin çeşitli sürümleri vardır ve bunlar, hoparlörler ve kulaklıklar için Temel Hız ve Genişletilmiş Veri Hızı gibi belirli kullanım durumları için optimize edilirken Bluetooth Smart, IoT akıllı cihazlarında dağıtılacaktır.
Ancak Bluetooth’u WSN düğümleri için uygun kılan şey, piconets adı verilen ah-hoc ağlar oluşturma yeteneğidir. Bir piconet, cihazlar radyo yakınlığına girerken veya çıkarken dinamik olarak oluşabilen eşleştirilmiş Bluetooth cihazlarının bir grubudur.
Piconet, kısa mesafelerde iletişim kuran iki ila sekiz cihazdan oluşur. (Bluetooth’un kulaklıkları, cep telefonlarını ve diğer kişisel elektronik cihazları kablosuz olarak bağlamak için bir kişisel alan ağı (PAN) olarak orijinal amacını hatırlıyor musunuz?) Ek olarak, Bluetooth’un her yerde bulunabilmesi, minyatür biçimi, düşük maliyeti ve kullanım kolaylığı onu çok çekici kısa menzilli kablosuz teknolojiler.
ZigBee ve ZigBee IP
ZigBee, küresel bir açık kablosuz teknolojidir ve tüketici, ticari ve endüstriyel alanlarda kullanım için özel olarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, ZigBee düşük güçlüdür ve kullanımı kolaydır ve IoT ağ iletişimi, algılama ve kontrol uygulamaları ve cihazları arasında her yerde bulunur.
ZigBee, fiziksel ve MAC katmanlarını tanımlayan standart IEEE 802.15.4 üzerine kuruludur. Ancak ZigBee’yi farklı kılan, uygulama ve güvenlik katmanı desteği sağlaması kadar IEEE 802.15.4’ün bir üst kümesi olmasıdır. Bu, farklı üreticilerin ürünleriyle birlikte çalışabilirliği sağlar.
ZigBee yaklaşık 70 metrelik bir alan üzerinde çalışır, ancak bir ağdaki bir ZigBee düğümünden diğerine iletişim aktarılırken çok daha büyük mesafeler elde edilebilir.
ZigBee 802.15.4’ün ana uygulamaları, nispeten düşük veri çıkışı seviyelerinin gerekli olduğu ve düşük gücün gerekli olduğu kontrol ve izleme uygulamalarıdır.
Bluetooth Teknoloji iletişim
Bluetooth zararlı mi
Bluetooth Nedir
Bluetooth nasıl Çalışır
Bluetooth nasıl açılır
Bluetooth 5.0 Nedir
Bluetooth 5.0 Adaptör
Bluetooth nasıl bağlanır
ZigBee, 2,4 GHz, Kuzey Amerika için 915 MHz ve Avrupa için 868 MHz’de lisanssız üç bantta çalışır. Bu nedenle, her bir bandın kesin özellikleri biraz farklı olsa da, ZigBee standardı dünyanın her yerinde çalışabilir.
2.4GHz’de 16 kanal mevcuttur ve maksimum veri hızı 250Kbps’dir. 915MHz (Kuzey Amerika) için 10 kanal mevcuttur ve standart maksimum 40Kbps veri hızını desteklerken, 868MHz’de (Avrupa) sadece bir kanal vardır ve bu 20Kbps’ye kadar veri aktarımını destekleyebilir.
ZigBee, yıldız, ağ ve küme ağacı veya hibrit ağlar olmak üzere üç ağ topolojisini destekler. Dağıtımı en basit olduğu için yıldız ağı yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, ağ veya eşler arası ağ yapılandırmaları, yüksek derecede güvenilirliğin elde edilmesini sağlar.
Mesajlar, farklı istasyonlar röle olarak kullanılarak ağ üzerinden yönlendirilebilir. Genellikle kullanılabilecek bir rota seçeneği vardır ve bu, ağı çok sağlam kılar. Bir ağın bir bölümünde parazit varsa, bunun yerine başka bir bölüm kullanılabilir.
Temel ZigBee standardı, 64 bit IEEE adreslerinin yanı sıra 16 bit kısa adresleri de destekler. 64 bit adresler, ağdaki her cihazı benzersiz bir şekilde tanımlar, tıpkı cihazların benzersiz bir IP adresine sahip olmalarına benzer şekilde. Bir ağ kurulduğunda, kısa adresler kullanılır ve bu, 65.000’den fazla düğümün desteklenmesini sağlar.
ZigBee IP
Orijinal ZigBee standardıyla ilgili sorun, IP’yi desteklememesiydi; bu, ZigBee ağlarını gerçek dünyayla arayüzlemeye geldiğinde sorunluydu. Bununla birlikte, ZigBee IP özelliği, katmanlı bir mimariyle oluşturulmuştur ve bu nedenle 802.15.4 ailesi içindeki herhangi bir bağlantı katmanı için uygundur.
ZigBee IP, bu katmanlı yaklaşımdan yararlanır ve kablosuz sensör ağları için ağ oluşturma ve IP yönlendirmeyi optimize eden 6LoWPAN ve RPL gibi teknolojileri içerir. Bu teknolojilerin karışımı, IP ağlarını IEEE 802.15.4 tabanlı MAC/PHY teknolojilerine genişletmek için çok uygun bir çözümle sonuçlanır.
ZigBee, 6LoWPAN’ı yığınına dahil ederek IP ağ oluşturma ve yönlendirmeyi destekleyebilir. Bu nedenle, ZigBee, konumlarına ve yeteneklerine bağlı olarak, IP ZigBee ağları içinde düğümlere farklı işlevler atar.
Düğümler ZigBee IP koordinatörü, ZigBee IP yönlendiricileri ve ZigBee IP ana bilgisayarları olabilir. Koordinatörler ağların oluşumunu ve güvenliğini kontrol eder; bunun için akıllı, akıllı, programlanabilir bir cihaz gerekir. IP yönlendiriciler ise ağ aralığını genişlettikleri için herhangi bir akıllı cihaz olabilir. Benzer şekilde, IP ana bilgisayarları uçta belirli algılama veya kontrol işlevleri gerçekleştirir.
ZigBee IP, IP’yi ve en son ZigBee Smart 2.0 NAN gereksinimlerini desteklemek için özel olarak geliştirilmiştir. ZigBee IP, başlık sıkıştırma için 6LoWPAN, kimlik doğrulama için IPv6, PANA, yönlendirme için RPL ve güvenlik, TCP ve UDP aktarım protokolleri için TLS ve EAP-TLS’yi destekler. HTTP ve mDNS gibi diğer İnternet uygulamaları, ZigBee IP üzerinden çalışan uygulamalar olarak desteklenir.
Ancak, ZigBee IP düğümleri ve ZigBee standardı veya PRO düğümleri aynı ağda bulunamaz. Birlikte çalışabilirlik elde etmek için aralarında bir ağ geçidi gerekir. ZigBee IP, Ethernet ve Wi-Fi gibi diğer IP etkin MAC/PHY ile sorunsuz bir şekilde çalışır.