一種新型高速原子力顯微鏡測頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

1、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM)自其誕生以來，因其不要求導(dǎo)電性及適應(yīng)多種測量環(huán)境，成為納米檢測和操作領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的工具之一。近年來，隨著納米研究領(lǐng)域的快速發(fā)展，特別是生物科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，高速動態(tài)檢測的需求愈來愈多，如何在保證高分辨率的條件下提高掃描檢測速度是當(dāng)AFM研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。目前，大多數(shù)高速AFM系統(tǒng)均基于樣品臺掃描方式設(shè)計(jì)，無法滿足大樣品的檢測。為此，本文設(shè)計(jì)了一種新型的原子力顯微鏡

2、測頭，旨在實(shí)現(xiàn)大樣品的高速成像檢測。
　　本論文完成的主要內(nèi)容有：
　　1，概述了AFM的發(fā)展歷史及特點(diǎn)，高速AFM的發(fā)展需求及發(fā)展現(xiàn)狀，分析當(dāng)前制約AFM成像速度提高的各項(xiàng)因素及高速AFM系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)而提出本文的研究內(nèi)容。
　　2，對課題設(shè)計(jì)方案進(jìn)行系統(tǒng)地說明，分析了當(dāng)前AFM系統(tǒng)各類掃描模式進(jìn)而提出課題獨(dú)特的掃描模式設(shè)計(jì)方案，而后介紹了課題涉及的光學(xué)檢測模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)針對探針掃描涉及的光束跟蹤誤差產(chǎn)生的原因

3、進(jìn)行分析并提出其消除方案。
　　3，搭建了基于柔性鉸鏈設(shè)計(jì)的測頭高速掃描機(jī)構(gòu)。主要涉及串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的選擇，壓電陶瓷的選型，柔性鉸鏈模型的分析，機(jī)械加工材料選擇，掃描器設(shè)計(jì)參數(shù)選擇，慣性平衡設(shè)計(jì)和有限元仿真分析。
　　4，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)測頭的性能指標(biāo)，通過實(shí)驗(yàn)對測頭性能進(jìn)行測試標(biāo)定，課題設(shè)計(jì)的掃描模塊在Y向和Z向共振頻率分別達(dá)到了5.10kHz和17.10kHz，定位行程分別為7.00μm，8.56μm。
　　5，最后總結(jié)課