TY - JOUR A1 - Falter, Jens A1 - Stiefermann, Marvin A1 - Langewisch, Gernot A1 - Schurig, Philipp A1 - Hölscher, Hendrik A1 - Fuchs, Harald A1 - Schirmeisen, André T1 - Calibration of quartz tuning fork spring constants for non-contact atomic force microscopy: direct mechanical measurements and simulations JF - Beilstein Journal of Nanotechnology PY - 2014/// VL - 5 SP - 507 EP - 516 SN - 2190-4286 DO - 10.3762/bjnano.5.59 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Nanotechnol. UR - https://doi.org/10.3762/bjnano.5.59 KW - atomic force microscopy KW - calibration KW - instrumentation N2 - Quartz tuning forks are being increasingly employed as sensors in non-contact atomic force microscopy especially in the “qPlus” design. In this study a new and easily applicable setup has been used to determine the static spring constant at several positions along the prong of the tuning fork. The results show a significant deviation from values calculated with the beam formula. In order to understand this discrepancy the complete sensor set-up has been digitally rebuilt and analyzed by using finite element method simulations. These simulations provide a detailed view of the strain/stress distribution inside the tuning fork. The simulations show quantitative agreement with the beam formula if the beam origin is shifted to the position of zero stress onset inside the tuning fork base and torsional effects are also included. We further found significant discrepancies between experimental calibration values and predictions from the shifted beam formula, which are related to a large variance in tip misalignment during the tuning fork assembling process. ER - TY - JOUR AU - Gross, L. AU - Mohn, F. AU - Moll, N. AU - Liljeroth, P. AU - Meyer, G. JF - Science PY - 2009/// VL - 325 SP - 1110 EP - 1114 DO - 10.1126/science.1176210 ER - TY - JOUR AU - Sugimoto, Y. AU - Pou, P. AU - Abe, M. AU - Jelinek, P. AU - Pérez, R. AU - Morita, S. AU - Custance, Ó. JF - Nature PY - 2007/// VL - 446 SP - 64 EP - 67 DO - 10.1038/nature05530 ER - TY - JOUR AU - Ternes, M. AU - Lutz, C. P. AU - Hirjibehedin, C. F. AU - Giessibl, F. J. AU - Heinrich, A. J. JF - Science PY - 2008/// VL - 319 SP - 1066 EP - 1069 DO - 10.1126/science.1150288 ER - TY - JOUR AU - Langewisch, G. AU - Falter, J. AU - Fuchs, H. AU - Schirmeisen, A. JF - Phys. Rev. Lett. PY - 2013/// VL - 110 SP - 036101 DO - 10.1103/PhysRevLett.110.036101 ER - TY - JOUR AU - Giessibl, F. J. JF - Appl. Phys. Lett. PY - 2000/// VL - 76 SP - 1470 EP - 1472 DO - 10.1063/1.126067 ER - TY - JOUR AU - Senden, T. AU - Ducker, W. JF - Langmuir PY - 1994/// VL - 10 SP - 1003 EP - 1004 DO - 10.1021/la00016a600 ER - TY - JOUR AU - Sader, J. E. AU - Larson, I. AU - Mulvaney, P. AU - White, L. R. JF - Rev. Sci. Instrum. PY - 1995/// VL - 66 SP - 3789 EP - 3798 DO - 10.1063/1.1145439 ER - TY - JOUR AU - Sader, J. E. AU - Chon, J. W. M. AU - Mulvaney, P. JF - Rev. Sci. Instrum. PY - 1999/// VL - 70 SP - 3967 EP - 3969 DO - 10.1063/1.1150021 ER - TY - JOUR AU - Albers, B. J. AU - Liebmann, M. AU - Schwendemann, T. C. AU - Baykara, M. Z. AU - Heyde, M. AU - Salmeron, M. AU - Altman, E. I. AU - Schwarz, U. D. JF - Rev. Sci. Instrum. PY - 2008/// VL - 79 SP - 033704 DO - 10.1063/1.2842631 ER - TY - JOUR AU - Giessibl, F. J. JF - Appl. Phys. Lett. PY - 2001/// VL - 78 SP - 123 EP - 125 DO - 10.1063/1.1335546 ER - TY - JOUR AU - Sader, J. E. AU - Jarvis, S. P. JF - Appl. Phys. Lett. PY - 2004/// VL - 84 SP - 1801 DO - 10.1063/1.1667267 ER - TY - JOUR AU - Giessibl, F. J. JF - Phys. Rev. B PY - 1997/// VL - 56 SP - 16010 EP - 16015 DO - 10.1103/PhysRevB.56.16010 ER - TY - JOUR AU - Dürig, U. JF - Appl. Phys. Lett. PY - 1999/// VL - 75 SP - 433 EP - 435 DO - 10.1063/1.124399 ER - TY - JOUR AU - Hölscher, H. AU - Schwarz, U. D. AU - Wiesendanger, R. JF - Appl. Surf. Sci. PY - 1999/// VL - 140 SP - 344 EP - 351 DO - 10.1016/S0169-4332(98)00552-2 ER - TY - JOUR AU - Cleveland, J. P. AU - Manne, S. AU - Bocek, D. AU - Hansma, P. K. JF - Rev. Sci. Instrum. PY - 1993/// VL - 64 SP - 403 DO - 10.1063/1.1144209 ER - TY - BOOK AU - Chen, C. J. T1 - Introduction to Scanning Tunneling Microscopy PY - 1993/// PB - Oxford University Press CY - New York ER - TY - JOUR AU - van Vörden, D. AU - Lange, M. AU - Schmuck, M. AU - Schmidt, N. AU - Möller, R. JF - Beilstein J. Nanotechnol. PY - 2012/// VL - 3 SP - 809 EP - 816 DO - 10.3762/bjnano.3.90 ER - TY - JOUR AU - Sader, J. E. AU - Sanelli, J. A. AU - Adamson, B. D. AU - Monty, J. P. AU - Wei, X. AU - Crawford, S. A. AU - Friend, J. R. AU - Marusic, I. AU - Mulvaney, P. AU - Bieske, E. J. JF - Rev. Sci. Instrum. PY - 2012/// VL - 83 SP - 103705 DO - 10.1063/1.4757398 ER - TY - JOUR AU - Berger, J. AU - Švec, M. AU - Müller, M. AU - Ledinský, M. AU - Fejfar, A. AU - Jelínek, P. AU - Majzik, Z. JF - Beilstein J. Nanotechnol. PY - 2013/// VL - 4 SP - 1 EP - 9 DO - 10.3762/bjnano.4.1 ER - TY - JOUR AU - Simon, G. H. AU - Heyde, M. AU - Rust, H.-P. JF - Nanotechnology PY - 2007/// VL - 18 SP - 255503 DO - 10.1088/0957-4484/18/25/255503 ER - TY - JOUR AU - Drake, B. AU - Prater, C. B. AU - Weisenhorn, A. L. AU - Gould, S. A. AU - Albrecht, T. R. AU - Quate, C. F. AU - Cannell, D. S. AU - Hansma, H. G. AU - Hansma, P. K. JF - Science PY - 1989/// VL - 243 SP - 1586 EP - 1589 DO - 10.1126/science.2928794 ER -