收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微悬臂梁横向弹性系数标定关键技术的研究

包汉瑜  
【摘要】:原子力显微镜(AFM)在微纳米量级的操纵和加工领域有着广泛应用,作为其核心组件,微悬臂梁的力学性能至关重要。利用AFM进行表面摩擦力测量、纳米结构操纵和探针的纳米机械加工等工作皆需准确获知AFM微悬臂梁横向弹性系数值,该值是纳米量级操纵和加工误差的主要来源之一。现有多种AFM微悬臂梁横向弹性系数标定方法,但均存在不足。本文分析了一种新的AFM微悬臂梁横向弹性系数标定方案并搭建了一套标定系统:超精密电磁补偿天平结合倾角已知的斜面测得微悬臂梁所受的横向扭转力,光杠杆测得横向扭转量,进而可计算得微悬臂梁横向弹性系数。利用本标定系统对三种型号的微悬臂梁进行了横向弹性系数的标定,均方差皆在5%以内,且与有限元仿真结果一致。此外,利用本系统完成了AFM微悬臂梁轻敲力测量的实验准备。 主要工作内容包括以下几个方面: 1.对AFM微悬臂梁横向弹性系数现有的标定方法进行了分类和比较,针对已有研究工作存在的不足之处,分析了一种基于超精密天平结合斜面称量扭转力、光杠杆法测量扭转量的微悬臂梁横向弹性系数标定技术方案; 2.参与设计并搭建AFM微悬臂梁横向弹性系数标定系统,该系统主要包括微悬臂梁精密定位控制装置、微悬臂梁横向扭转量光杠杆测量装置、微悬臂梁横向扭转力检测单元等; 3.设计了基于MSP430F149单片机的横向弹性系数标定系统与轻敲力测量硬件电路、软件程序; 4.利用搭建的系统和控制电路对多种型号微悬臂梁横向弹性系数进行了标定实验,并与有限元仿真结果进行了比对;此外,初步完成了轻敲力测量的相关实验。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 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
10 李艳宁,唐洁,饶志军,傅星,胡小唐;微悬臂梁谐振技术检测溶液粘度的研究[J];压电与声光;2005年05期
11 朱龙洋;鲁健;吴亚雷;许晓慧;褚家如;;基于数字调谐方法的微悬臂梁品质因数的研究[J];纳米技术与精密工程;2005年04期
12 梁明富;赵翔;;微悬臂梁器件制作工艺的可靠性研究[J];江西科学;2009年03期
13 唐倩;朱才朝;成功;;微悬臂梁的平衡和稳定性研究[J];机械设计与研究;2006年01期
14 韩建强,朱长纯,刘君华,张声良,段捷;热激励微梁谐振器的温度分布和谐振振幅[J];西安交通大学学报;2002年06期
15 王佩瑶;唐洁影;余存江;恩云飞;师谦;;MEMS微悬臂梁在冲击下的粘附失效预测[J];传感技术学报;2006年05期
16 房轩;李艳宁;傅星;胡小唐;;品质因数调控技术提高AFM横向分辨力的研究[J];天津大学学报;2007年02期
17 房轩;李艳宁;胡晓东;胡小唐;;原子力显微镜微悬臂梁品质因数的数字调控技术的研究[J];中国机械工程;2007年13期
18 续婷;白艳萍;;改进BP算法在微悬臂梁载荷与挠度关系研究中的应用[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2011年03期
19 潘亮,张青川,伍小平,段志辉,陈大鹏,王玮冰,郭哲颖;基于MEMS的光力学红外成像[J];实验力学;2004年04期
20 陆静;韦笑梅;马小强;;一种分析静电驱动微悬臂梁变形的高精度算法[J];广西工学院学报;2008年01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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 刘梦伟;基于双压电PZT薄膜单元的悬臂梁式微力传感器研究[D];大连理工大学;2006年
8 李凯;基于微悬臂梁的生化传感技术研究[D];中国科学技术大学;2006年
9 高仁璟;微质量传感器及其微带传输天线的结构设计[D];大连理工大学;2011年
10 史海涛;光—机械式非制冷红外成像研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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 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
4 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
5 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
6 杨捷;悬臂梁电化学免疫传感器基础研究[D];复旦大学;2010年
7 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
8 张春娟;压电微悬臂梁质敏传感器性能的研究[D];江苏大学;2010年
9 陈美琴;微机电系统中微梁变形行为的尺度效应[D];福建农林大学;2010年
10 景大雷;用于气体测量的压电微悬臂梁力学建模与实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011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
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978