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Réalisation d'un système de mesure de déflection de poutre AFM à l'aide d'un laser réfléchi sur une photodiode

Staff : Pierre Lambert (Academic promoter), Alexandre Chau (Advisor)

Abstract

In the growing world of microtechnologies, micromanipulation is the object of many researches. Indeed, when an object's size becomes inferior to one millimeter, the surface tension forces, the electrostatic forces and the van der Waals forces become more significant than the gravity forces. This result in more complex modelling, robotisation and automation of micromanipulation. At ULB, the Beams Microtechnologies research team works on the microcomponant's prehension by capillary adhesion. In order to validate the modelling results, experimental forces' measurements must be taken. This master thesis proposes a realization of an AFM beam's deflection measurement system based on a reflected laser spot on a photodiod sensor. This report describes the principle of nanomeasurements by AFM, explains the pull off curves theory and details the conception, modelling and realization of a nanonewton force measurement system. Finally, after a few adjustements, pull off curves have been read on the measurement station. These curves give promising results for future use of the station in further Beams Microtechnologies experiments.

Résumé

Dans le monde des microtechnologies en plein essor, la micromanipulation est au centre de nombreuses recherches. En effet, quand la taille des objets à manipuler passe sous le millimètre, les forces de tension de surface, les forces électrostatiques et les forces de van der Waals prennent une importance significative face au poids du composant, ce qui rend la modélisation, la robotisation et l'automatisation de la micromanipulaton très complexes. A l'ULB, l'équipe de chercheurs du service Beams Microtechnologies travaille entre autre sur la préhension par adhésion capillaire de microcomposants, ainsi que sur la modélisation de la tension de surface. Pour vérifier les résultats de ces modélisations, la mesure expérimentale des forces doit être réalisée. Dans ce contexte la réalisation d'un système de mesure de forces par déflection de poutre AFM à l'aide d'un laser réfléchi sur une photodiode est envisagée. Ce rapport présente les principes mis en oeuvre, explique la théorie des courbes de pull off et détaille les phases de conception, modélisation et réalisation de la station de mesure de forces de l'ordre du nanonewton. Enfin, après réglages et mises au point, des courbes de pull off ont été relevées sur la station de mesure. Ces courbes sont des résultats prometteurs quant à l'utilisation de la station de mesure dans le cadre d'autres expériences prévues au service Beams Microtechnologies.