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.
PARADOKS ÖRNEĞİ
Van Howe, 33 çalışma boyunca her hücredeki sayıları topladı (Toplam etiketli satıra bakın). Bu tabloyu kullanarak HIV riskini sünnetsizler için %14 (3962/28341), sünnetliler için %15 (2312/15679) ve olasılık oranını p- ile 0,94 (%95 güven aralığı 0,89 ila 0,99) olarak hesapladı. 0,05’in altındaki değer. Van Howe, “Ham veriler birleştirildiğinde, sünnetli bir penisi olan bir erkeğin, sünnetsiz bir penisi olan bir erkeğe göre HIV kapma ve bulaştırma riski daha fazladır.
Bu sonuç, çalışmaların çoğunluğunun (33’ten 25’inin) olasılık oranlarının 1.0’dan büyük olduğu, yani sünnetin daha düşük HIV riski ile ilişkili olduğu anlamına gelen tam veri tablosuyla çelişiyor gibi görünüyor. Bu anormallik, 1.0’ın sağ tarafında 25 çalışmanın sıralandığı ve sadece 8’inin solda olduğu arsada da belirgindir. Ayrıca soldaki 8 çalışma da etkiyi şimdiye kadar sola çekecek kadar büyük değil. Bu nedenle, özet etkisinin sola düşmesi gerektiği sezgisel görünmüyor.
Aslında, bu sezgi doğrudur. Veriler standart meta-analiz teknikleri kullanılarak analiz edildiğinde, sünnet daha düşük bir HIV riski ile ilişkilidir. Rastgele etkiler modeli altında, oran oranı 1,67’dir ve %95 güven aralığı 1,25 ila 2,24, Z 3,42 ve p değeri 0,001’dir.
Etkiler açıkça heterojen olduğundan (Q5419, df532, p<0.0001) sabit etki modeli burada uygun değildir, ancak sabit etki modeli 1.40’lık bir olasılık oranı ile aynı sonuca yol açacaktır, %95 güven aralığı: 1.29 1.51, Z 5 8.43 ve p değeri <0.0001. Bu bulgular, verilerin görsel izlenimi ile tutarlıdır ve Van Howe’un vardığı sonuçlarla çelişmektedir.
İlk çalışmada, Bwayo(a), HIV riski sünnetli olmayanlar için %52 (92/178), sünnetliler için %21 (160/772) ve 4.09’luk bir olasılık oranı (sünnetliler için daha düşük risk) ve böylece kalan çalışmalar için. 33 çalışmanın 8’i daha yüksek riskli (olasılık oranı 1.0’dan az) ve 25’i daha düşük risklidir (olasılık oranı 1.0’dan büyük).
Van Howe’un sünnet için daha yüksek bir risk rapor etmesinin nedeni, her çalışma için bir etki büyüklüğü hesaplamak ve ardından bu etkileri bir araya toplamak yerine, her çalışma için 2 2 tablolarını bir araya toplaması ve ardından olasılık oranını hesaplamak için birleştirilmiş tabloyu kullanmasıdır. Bunun önemli olmasının nedeni aşağıdaki gibidir.
33 çalışmanın, sırasıyla %25, %11 ve %9 yaygınlık oranlarıyla Yüksek riskli, Ortaklar ve Rastgele olmak üzere üç tür popülasyon içerdiğini hatırlayın. Sünnetli hastaların orantısız bir bölümünün Yüksek riskli çalışmalardan olduğu ortaya çıktı. Sünnetli kişilerin %39’u yüksek riskli çalışmalardan gelirken, sadece %29’u Rastgele çalışmalardan gelmiştir. Sünnet olmayanlar arasında ise tam tersine, %25’i yüksek riskli çalışmalardan, %45’i Rastgele çalışmalardan geldi. Her bir çalışma türünden alınan sünnetsiz ve sünnetli deneklerin oranı gösterilmektedir.
Bu ışıkta, etiketler, gösterildiği gibi değiştirirsek gerçekleri daha iyi yansıtabilir. Sıralar, Sünnetsiz ve Sünnetli yerine, Sünnetsiz düşük HIV prevalansı popülasyonu ile Sünnetli, yüksek HIV prevalansı popülasyonu olarak etiketlenmiştir.
Özetle, Van Howe’un analizindeki sorun, ham verileri toplayarak kafa karıştırıcı hale getirmesidir. Yani sünnetsiz erkekler, başka açılardan farklı oldukları için, sünnetli nüfusla meşru olarak karşılaştırılamazlar. Sünnetle ilişkili görünen HIV riskinin artması, aynı zamanda bir dizi yüksek riskli davranışla (ve muhtemelen sünnetten çok bunlardan kaynaklanmaktadır) ilişkiliydi. Buna karşılık, her çalışma için bir etki büyüklüğü hesapladığımızda, bu karışıklıkları kontrol ederiz (en azından gözlemsel çalışmalarla çalışırken mümkün olduğu ölçüde).
Egger ayrıca Van Howe’un tarif ettiği üç grubun her biri içindeki olasılık oranını hesaplarsak ne olacağını gösterdi. Yüksek risk grubunda sünnet, HIV riskinin azalmasıyla (yaklaşık üçte iki oranında) ilişkilidir. Diğer iki çalışma grubunun her birinde sünnet ile HIV (eğer varsa) arasındaki ilişki küçüktür.
Egger, sünnetin HIV enfeksiyonu riski üzerinde etkisi olabilecek mekanizmalar hakkında birkaç hipotez formüle etmek için bu etki modelini kullandı ve bunların gelecekteki çalışmalarda test edilmesini önerdi. Bu, gelecekteki çalışmaların formülasyonunu ve yürütülmesini yönlendirmek için meta-analizin zarif ve uygun bir kullanımıdır.
Egger, etkilerin heterojenliği göz önüne alındığında, bu noktada analizden herhangi bir sonuç çıkarmanın yanlış olacağını da kaydetti. Egger’in Capetown’daki sunumunu bitirirken söylediği gibi, ‘Hepinizin hemen dışarı çıkıp sünnet olmanızı önermiyorum.
Bu bölümde ele alınan problem, istatistikçiler tarafından uzun süredir bilinmektedir ve genellikle Simpson paradoksu olarak adlandırılır. Paradoks terimi, bir grubun dahil edilen çalışmaların her birinde daha iyisini yapabileceği, ancak ham veriler bir araya getirildiğinde yine de daha kötüsünü yapabileceği gerçeğine atıfta bulunur.
Sorun, orantı kullanan çalışmalarla sınırlı değildir, aynı zamanda ortalamaları veya diğer indeksleri kullanan çalışmalarda da var olabilir. Sorun, yalnızca temel oran (veya ortalama) çalışmadan çalışmaya değiştiğinde ve her gruptan katılımcıların oranı da değiştiğinde ortaya çıkar. Bu nedenle, tahsis oranları çalışmadan çalışmaya değiştiğinde randomize araştırmalarda var olabilmesine rağmen, sorun genellikle gözlemsel çalışmalarla sınırlıdır.
Bu makalelerin orijinalinden zevk almayı seçen okuyucular için, Van Howe makalesinin bu bölüm için düzelttiğimiz bir dizi yazım hatası içerdiğini unutmayın (özellikle Van Howe özeti, olasılık oranının yönünü ters çevirir. kağıt gövdesinde kullanılır). Ayrıca Egger’in burada özetlenenlere ek olarak Van Howe’un metodolojisi hakkında birçok soru ortaya attığını unutmayın.
ÖZET NOKTALAR
Özet verileri birleştirmek ve daha sonra birleştirilmiş veriler için bir etki büyüklüğü hesaplamak yerine, bir analizde her çalışma için bir etki büyüklüğü hesaplarız ve bu etki büyüklüklerini birleştiririz.
Bu, etkilerin çalışmalar arasında tutarlı olup olmadığını belirlememizi sağlar. Bu aynı zamanda, her çalışmanın kendi kontrolü olarak hizmet etmesini sağlayarak, kafa karıştırıcı faktörlerin potansiyel etkisini en aza indirir. Çalışmalar arasında verileri bir araya toplar ve ardından havuzlanmış verilerden etki büyüklüğünü hesaplarsak, Simpson paradoksu nedeniyle yanlış yanıt alabiliriz.