收藏本站
《天津大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

AFM微悬臂梁法向弹性系数标定技术

陈庆超  
【摘要】:原子力显微镜(AFM)广泛应用于表面形貌测量和材料表面纳米尺度的力学特性研究。作为AFM的信号拾取单元,微悬臂梁探针法向弹性系数的准确度直接影响AFM实施力学特性测量的准确度。本文完成了一种新颖的微悬臂梁法向弹性系数标定方案及相应系统的可行性分析。该方案在原理上基于弯曲方法,分别采用超精密天平和光杠杆测量悬臂梁的弯曲力和挠度,进而由胡克定律得到悬臂梁法向弹性系数。本文主要完成了该系统的测控电路设计及光学、机械模块的安装调试,并利用该系统对多种型号微悬臂梁进行了实际标定,测量相对标准差小于5%,表明该系统具有良好的稳定性与可靠性,有望成为微悬臂梁法向弹性系数的标定标准。 本文主要工作内容包括以下几个方面: 1.对微悬臂梁法向弹性系数标定方法的国内外研究现状进行分析和比较,指出已有研究工作存在的若干不足,完成了精密天平和光杠杆结合的微悬臂梁弹性系数标定方案的可行性分析; 2.依据微悬臂梁弹性系数标定对弯曲量和弯曲力测量的要求,实现了相应的标定系统设计;该系统主要包括微悬臂梁定位控制装置、弯曲量的光杠杆测量装置、精密天平及辅助视觉监测装置等; 3.完成了微悬臂梁弹性系数标定系统中测控电路的研制,主要包括基于MSP430F149单片机的微悬臂梁宏-微两级位移定位控制模块和光杠杆信号采集与处理模块,并编写相应的单片机程序; 4.利用该标定系统开展了多种型号微悬臂梁法向弹性系数标定的实验研究,并与热噪声法的测量结果进行了比对。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB125

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鲍海飞;李昕欣;王跃林;;微悬臂梁法向弹性系数的标定方法与分析[J];测试技术学报;2006年01期
2 马全红,赵冰,张征林,朱争鸣;原子力显微镜中探针与样品间作用力及AFM的应用[J];大学化学;2000年05期
3 鲍幸峰,方积年;原子力显微镜在生物大分子结构研究中的应用进展[J];分析化学;2000年10期
4 邓新宇;原子力显微镜在生物学中应用的现状与前景[J];国外医学.遗传学分册;2003年03期
5 赵馨;佟首峰;姜会林;;四象限探测器的特性测试[J];光学精密工程;2010年10期
6 张志峰,余涛,苏展,匡萃方,张立,程飞;象光斑和四象限探测器象限面积大小关系的理论研究[J];光子技术;2005年03期
7 徐金明;白以龙;;AFM针尖压入测量中的非线性效应[J];实验力学;2008年03期
8 张雪辉,安连祥,韩立,左燕生;轻敲式扫描探针显微镜[J];现代科学仪器;2002年05期
9 徐代升;;四象限探测系统信号光斑的优化设计[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2007年01期
10 凌智勇;宋向前;丁建宁;;基于STM/AFM技术的信息存储材料研究现状及进展[J];真空;2007年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 范霞;原子力显微镜对聚丙烯酰胺凝胶以及细胞结构和力学性质的研究[D];重庆大学;2009年
2 王俊;原子力显微镜在材料成像和光存储中的应用[D];大连理工大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔宏春;江和源;张建勇;寇小红;袁新跃;刘晓辉;高晴晴;江用文;;茶多糖的结构研究进展[J];安徽农业科学;2009年01期
2 景敏;由物像位置关系得出的透镜成像判断方法[J];安康师专学报;2005年05期
3 王婷;胡跃明;戚其丰;杨立玲;;IC芯片检测的图像分割算法研究及其实现[J];半导体技术;2009年07期
4 王晓燕;沈牧;任永学;程义涛;;大功率激光器阵列光场分布测试方法的研究[J];半导体技术;2011年04期
5 于海娟,李港,陈檬,张丙元,任锋;LD端泵自锁模激光器泵浦光整形系统[J];北京工业大学学报;2005年03期
6 张广军;魏振忠;;多视觉检测系统的世界坐标唯一全局标定方法[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
7 薛利军,张虎,李自田;一种CCD光电智能检测系统的研究[J];包装工程;2004年01期
8 王挺峰,米阳,付有余,郭劲;变入射角方式下利用光栅测量激光波长的方法[J];长春理工大学学报;2004年02期
9 王菲;唐勇;冯进良;李港;陈檬;;牛顿公式在高斯光束透镜变换中的应用[J];长春理工大学学报;2006年02期
10 张继超;丁亚林;张洪文;;一种四维光学仪器像面的装调方法[J];长春理工大学学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 鲁鹏;周磊;于鹏;杨洋;刘柱;董再励;;周期性背景光对四象限光电探测器的影响及解决方法研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;激光投线仪610自动检测系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
3 郝斌;过晓辉;王胡顺;;高速摄像测量仪作用距离的分析计算[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
4 何平安;胡亚文;陶慧玲;宋燕新;;投线仪误差自动测量系统[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
5 徐熙平;苏拾;张国玉;张宁;;基于CCD的摆动扫描镜摆幅光电测量系统研究[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
6 虞红;何秋茹;陶渝辉;;用目标模拟器仿真真实目标能量的计算方法[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(A 光电系统总体技术专题)[C];2006年
7 崔崇铮;;光电跟踪仪光轴平行性检测研究[A];武备维修保障理论与应用:中国造船工程学会学术论文集.3[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李建威;高速光电探测器频率响应特性测试研究[D];南开大学;2010年
2 刘超;激光光热驱动技术与微型光热驱动机构研究[D];浙江大学;2010年
3 牛爽;全景环带凝视成像光学系统的研究与应用[D];浙江大学;2010年
4 黄翀;航空场景模拟器的设计与研究[D];华中科技大学;2011年
5 王军辉;金钗石斛多糖的化学结构与抗白内障活性研究[D];合肥工业大学;2011年
6 李中亮;大曲率弧矢聚焦双晶单色器及多层膜单色器相关技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
7 薛长国;微悬臂梁免疫传感技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 简文杰;魔芋葡甘聚糖螺旋微观构象及性质研究[D];福建农林大学;2011年
9 许凌飞;基于炉口火焰光谱信息的转炉炼钢终点在线碳含量测量方法研究[D];南京理工大学;2011年
10 李大社;海上激光大气通信中传输关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄长辉;金属材料断口三维形貌检测与表征分析[D];南昌航空大学;2010年
2 王悦竹;80口径观鸟镜ED光学系统设计[D];长春理工大学;2010年
3 高上;液晶电视侧导光LED背光源设计与驱动控制技术[D];中国海洋大学;2010年
4 陈筱;路基表面沉降测量方法的研究[D];北京交通大学;2010年
5 彭祖杰;数字全息三维面形检测研究[D];昆明理工大学;2008年
6 李遥;子波面扫描法长焦距透镜波面检测系统研究[D];浙江大学;2011年
7 马俊;基于LCoS的HDR实时图像获取系统研究[D];浙江大学;2011年
8 彭超然;基于线阵CCD的人机交互技术研究[D];浙江大学;2011年
9 袁乔;别汉棱镜偏振像差检测与校正的方法研究[D];西安工业大学;2011年
10 任凯;塔式太阳能定日镜定日精度在线测量技术研究[D];北方工业大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈纯毅;杨华民;姜会林;冯欣;王辉;;大气光通信中大气湍流影响抑制技术研究进展[J];兵工学报;2009年06期
2 华中一;;关于发展纳米技术的几点看法[J];材料导报;2001年04期
3 熊金涛,胡成;空间激光通信APT系统误差信号的特性分析[J];电子科技大学学报;2001年05期
4 鲍幸峰,方积年;原子力显微镜在生物大分子结构研究中的应用进展[J];分析化学;2000年10期
5 吴爱国,魏刚,李壮;原子力显微镜技术对生物样品的研究[J];分析化学;2004年11期
6 朱雅茗,李明全,汤国茂,姜文汉;光子计数式四象限跟踪探测器的噪声分析[J];光电工程;1999年03期
7 王岱,杨世洪;采用四象限探测器的双轴跟踪控制技术[J];光电工程;2003年05期
8 赵馨;王世峰;佟首峰;刘云清;姜会林;;具有自动增益调整功能的光斑实时检测技术[J];光电工程;2009年11期
9 方友斌,叶嘉雄,孙百涛,余永林;主从动轴共轴性的光电检测[J];光电工程;1997年02期
10 邓新宇;原子力显微镜在生物学中应用的现状与前景[J];国外医学.遗传学分册;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 姜宇驰;四面锥探针尖光增强的数值模拟研究[D];大连理工大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 房轩,李艳宁,王艳霞,唐洁,傅星,胡小唐;提高液体中AFM微悬臂梁品质因数的研究[J];西安工业学院学报;2004年01期
2 鲍海飞,李昕欣,王跃林;原子力显微镜中微悬臂梁/探针横向力的标定[J];测试技术学报;2005年01期
3 张伟刚,开桂云,盛秋琴,冯德军,刘志国,董孝义;光纤光栅谐振传感器的理论与实验分析[J];广西工学院学报;2000年04期
4 韩建强,朱长纯,刘君华,魏培永;一种硅/二氧化硅双层微悬臂梁温度传感器[J];仪器仪表学报;2003年05期
5 韩建强,朱长纯,刘君华,张鲲;热激励微悬臂梁谐振器品质因数研究[J];西安交通大学学报;2002年04期
6 李瑰贤,彭云峰,ZHANG Xin;空气中类原子力显微镜悬臂梁的微梁动力学分析[J];哈尔滨工程大学学报;2004年02期
7 赵晓锋;温殿忠;;在EPW中采用(100)硅制作微悬臂梁凸角补偿及工艺研究[J];黑龙江大学自然科学学报;2005年05期
8 张奇;任权;靳鹏云;韩立;;基于微悬臂梁的传感技术研究[J];现代科学仪器;2010年02期
9 郇勇,张泰华,杨业敏,阮勇,张大成;微力学测试仪在MEMS键合强度测试中的应用[J];机械强度;2005年03期
10 崔岩;孟汉柏;王兢;石二磊;王立鼎;;PT/PZT/PT薄膜微力传感器[J];光学精密工程;2007年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苏波;段国腾;张存林;;基于双材料微悬臂梁阵列的太赫兹波探测系统的研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 郇勇;张泰华;杨业敏;;MEMS微悬臂梁键合强度的测试技术[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
3 吕学士;;用于可植入式医疗电子的无线CMOS SoCs[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2010两岸四地生物医学工程学术年会论文集[C];2010年
4 孟玮烈;陈建中;陈皓;张能辉;;重力对DNA-微悬臂梁纳米挠度响应的影响[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
5 李凯;罗昭锋;刘红;张青川;伍小平;;利用微梁表面应力研究界面吸附蛋白的构象转变[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
6 段慧玲;王岩;;表面应力/表面能的相关基本理论及其应用[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
7 段慧玲;;表面吸附及复杂表面微悬臂梁传感器跨尺度力学分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 张柏林;;液/固界面分子相互作用动态过程研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
9 王佳能;温志渝;张流强;;一种基于MEMS技术的红外热探测器研究与设计[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
10 姜理利;唐洁影;;表面微加工悬臂梁断裂失效可靠度预测[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 晓雯;中科院应物所开发出基于DNA纳米技术的生物传感平台[N];中国医药报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯兆斌;微悬臂梁力学传感器的振动激发研究及在材料学中的应用探索[D];山东大学;2013年
2 王晓明;薄板型微悬臂梁流固耦合特性及其尺度效应研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
3 韩乐;用于食品中李斯特细菌检测的纳米微悬臂梁传感器技术的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2012年
4 刘勇;高灵敏微悬臂梁探针设计制作及特性研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 薛长国;微悬臂梁免疫传感技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 汪延成;仿生蜘蛛振动感知的硅微加速度传感器研究[D];浙江大学;2010年
7 佘东生;高、低温环境下典型微结构动态特性及测试技术研究[D];大连理工大学;2013年
8 高福斌;硅基聚合物微光机械振动传感器的研究[D];吉林大学;2006年
9 王飞;原子力显微镜微悬臂梁刚度测量研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10 吴尚犬;基于表面应力效应的微悬臂梁免疫传感技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许锐彬;基于有限元的多层微悬臂梁弹性性能、尺度效应和动态响应的研究[D];福建农林大学;2013年
2 续婷;基于神经网络的微悬臂梁可靠性分析[D];中北大学;2011年
3 包汉瑜;微悬臂梁横向弹性系数标定关键技术的研究[D];天津大学;2012年
4 李向光;微悬臂梁的冲击、静电和阻尼研究[D];中北大学;2014年
5 吴春玲;金颗粒增敏的微悬臂梁传感器检测离子和小分子的研究[D];湖南大学;2012年
6 侯慧;基于微悬臂阵列对核酸适配子与生物分子相互作用力的研究及其检测[D];南昌大学;2013年
7 龙运栋;纳米操作平台柔性微悬臂的模糊控制研究[D];中南大学;2012年
8 杨捷;悬臂梁电化学免疫传感器基础研究[D];复旦大学;2010年
9 陈庆超;AFM微悬臂梁法向弹性系数标定技术[D];天津大学;2012年
10 武洁;微悬臂梁机电系统的动力学特性研究[D];上海交通大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026