掃描探針顯微鏡自動(dòng)標(biāo)定算法及重定位技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來，隨著各國(guó)政府的日益重視和巨大投入，納米科技發(fā)展迅速，已成為本世紀(jì)最核心的技術(shù)之一。而納米科技的競(jìng)爭(zhēng)，很大程度上體現(xiàn)在納米研究工具上。掃描探針顯微鏡(SPM，Scanning Probe Microscope)，作為納米表征和納米操縱的利器，被譽(yù)為是納米科技的“眼”和“手”，不斷提高它的測(cè)量以及定位精度是納米工作者始終追求的目標(biāo)。但是，由于掃描探針顯微鏡的壓電掃描器自身的遲滯、蠕變、耦合等非線性特性，往往會(huì)導(dǎo)致掃描圖像的扭曲和失真

2、，給納米尺度上的定量分析以及納米操縱中的重定位操作帶來了極大的不便。 本文以用戶的實(shí)際需求為導(dǎo)向，針對(duì)掃描探針顯微鏡標(biāo)定過程效率低下且自動(dòng)化度低等特點(diǎn)，提出了一種基于圖像模式識(shí)別的自動(dòng)標(biāo)定方法，并進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)證明該算法具有良好的標(biāo)定效果。同時(shí)，針對(duì)納米操縱中的定位要求，提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋逆模補(bǔ)償PID復(fù)合控制重定位算法。本文主要取得以下研究成果： 1．針對(duì)SPM二維光柵圖像，提出了一套以圖像處理與數(shù)

3、學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算為基礎(chǔ)的特征提取算法，該算法能有效提取光柵圖像的特征信息，而將無關(guān)的信息濾除。 2．設(shè)計(jì)出一種基于圖像模式識(shí)別的光柵圖像特征點(diǎn)有效性判別算法，用于判別光柵圖像特征點(diǎn)的真?zhèn)巍Ｔ撍惴ǖ妮敵鰹楣鈻艌D像的水平、垂直柵格的格數(shù)，根據(jù)這一數(shù)據(jù)可直接計(jì)算出標(biāo)定參數(shù)。 3．基于上述特征提取和模式識(shí)別的研究成果，作者開發(fā)了一款自動(dòng)標(biāo)定軟件--《SPM光柵測(cè)量系統(tǒng)》，并已于2007年2月獲得軟件著作權(quán)。該軟件通過對(duì)光柵圖像特征的