基于AFM探針的電暈放電初步研究.pdf

1、信息獲取技術(shù)尤其是獲取微納結(jié)構(gòu)互相套準(zhǔn)的物理特性和化學(xué)信息對(duì)于探索微觀世界的奧秘具有十分重要的意義，本文在比較了國(guó)內(nèi)外有關(guān)原位準(zhǔn)同步檢測(cè)材料微納結(jié)構(gòu)物化特性的方法后，介紹了一種基于原子力顯微鏡和高場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)波形離子遷移譜聯(lián)用（即AFM-FAIMS 技術(shù)）的方案：當(dāng)AFM 掃描到樣品表面異常的物理圖像后，需要進(jìn)一步獲取該“興趣點(diǎn)”上的化學(xué)信息時(shí)，可利用AFM 探針產(chǎn)生電暈放電，使該“興趣點(diǎn)”上的痕量化學(xué)物質(zhì)脫附并離化為帶電的解吸附樣品離子，

2、這些樣品離子再由微型機(jī)電接口裝置帶入FAIMS中進(jìn)行分離和檢測(cè)，從而可以獲取與樣品“興趣點(diǎn)”上物理特性相對(duì)應(yīng)的化學(xué)信息。
　　 本文針對(duì)聯(lián)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件—AFM 探針，開(kāi)展了一些有關(guān)電暈放電的初步研究，主要工作有：介紹了電暈放電的一般特性，對(duì)電暈放電的產(chǎn)生條件、起暈電壓和超始場(chǎng)強(qiáng)作了一些討論，并且進(jìn)行了3mm 間距的針板式電暈放電試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)它與理論模型吻合得較好。簡(jiǎn)單介紹了AFM 探針以及有限元方法和ANSYS軟件，利用AN

3、SYS 有限元軟件對(duì)AFM 探針進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)仿真和電場(chǎng)分析，其中電場(chǎng)分析表明當(dāng)放電間距為100um 加1kv的高電壓時(shí)AFM探針針尖周?chē)膱?chǎng)強(qiáng)分布在0.32v/um 至62.4v/um之間,從理論仿真的角度驗(yàn)證了利用其產(chǎn)生電暈放電的可行性。利用AFM 導(dǎo)電探針進(jìn)行了電暈放電試驗(yàn)，觀察了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，測(cè)得了AFM 探針加高壓時(shí)的伏安特性曲線(xiàn)，總結(jié)了試驗(yàn)規(guī)律，為下一步利用AFM 探針產(chǎn)生電暈放電實(shí)現(xiàn)非觸式采樣奠定了良好的基礎(chǔ)，然后還利