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《合肥工业大学》 2009年
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基于PVDF薄膜振动梁式测头的新型轻敲式扫描探针显微系统研制

侯茂盛  
【摘要】: 扫描探针显微镜(SPM)是一系列分辨率可达原子量级的表面性质探测仪器的总称,这类仪器在计量学、微机电学、化学和生物医学等领域具有广泛应用前景。文中在研究扫描力显微镜(SFM)工作原理的基础上,开发出一种新型的由聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜振动梁式测头构成的轻敲扫描探针显微系统。 文中完成的研制工作主要为以下几部分:微针尖制备部分中,介绍和比较了多种电化学研磨的原理和优缺点并做出针对性改进,提出了改进的直流电化学研磨法,并运用该方法制备了一系列微针尖并分析了影响探针成型质量的各因素。在扫描力测头方面,阐述了所研制的新型轻敲扫描测头的构成及工作原理。通过系列实验,分析并优化了影响测头性能的各项参数。最后测定出轻敲扫描测头的共振频率、电信号振幅、机械弹性常数和品质因数等核心性能。微小形变的检测和处理部分中,根据系统中信号的特点,制作并调试了电荷型前置放大、电压放大、真有效值转换和滤波等检测、处理电路。在反馈控制方面,搭接系统各部分使之形成电压振幅反馈型控制回路,并为适合这一反馈特征改进了已有控制程序。在整系统的性能测试中,确定了扫描试样时所需设置的电压比较值、比例和积分常数、扫描速度等参数。然后进行了多组实际试样的扫描并做出三维形貌图像,再根据实测效果改善了试样扫描时的各参数设置;最后对文中所设计系统所能达到的性能指标做出分析和评定。 文中叙述的各研究结果表明,所研制的新型扫描探针显微系统可以实现高空间分辨率、低测量力、适合各种材料、满足亚毫米微观高度差的表面形貌的测量,而这也符合了研制该仪器的初衷。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TH742

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王祥;基于高阶谐振的轻敲式原子力显微镜的设计[D];合肥工业大学;2010年
2 王广红;基于压电微音叉的扫描探针显微镜系统研究[D];合肥工业大学;2010年
3 王毛翠;基于石英音叉测头的三维纳米测量与定位实验研究[D];合肥工业大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
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10 吴国运;基于原子力显微镜机械刻蚀构筑纳米结构和纳米图案[D];河南大学;2011年
【同被引文献】
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1 闫永达;尹大勇;孙涛;费维栋;董申;;SPM微悬臂弹性常数校准技术[J];微纳电子技术;2009年03期
2 鲁恭诚,刘桂礼,李东,王艳林;石英晶体谐振器负载谐振频率测量技术研究[J];北京机械工业学院学报;2004年01期
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5 王晓东,常城,宋洪侠;用于微观几何形状测量的扫描探针显微技术[J];传感器技术;2003年09期
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10 姚琲,李春艳,刘平,王慧,杨梅;STM钨针尖电化学加工及其装置的改进[J];电子显微学报;2003年03期
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王毛翠;基于石英音叉测头的三维纳米测量与定位实验研究[D];合肥工业大学;2012年
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1 侯茂盛;基于PVDF薄膜振动梁式测头的新型轻敲式扫描探针显微系统研制[D];合肥工业大学;2009年
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5 王毛翠;基于石英音叉测头的三维纳米测量与定位实验研究[D];合肥工业大学;2012年
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