基于PZT的微纳混合扫描系统的研究

【摘要】：本文在对AFM的成像原理和AFM原子力作用机理的研究的基础上,依据AFM微纳米操作系统的高效性和实时性要求,设计了一个基于压电陶瓷管和步进电机的微纳混合扫描平台的控制系统,本扫描控制系统利用PC机作为控制器来控制压电陶瓷平台的纳米级的移动,通过VC++软件编程来控制平台的微纳米级移动,从而实现纳米操作的实时性,高效性。然后,将本扫描控制系统应用于本实验室自主研制的原子力显微镜系统中,对微悬臂的形变量进行检测,从而得到样品表面的微观形貌。另外,针对在系统调试过程中发现的压电陶瓷迟滞特性对扫描结果的影响以及扫描的样品具有“障碍物”的现象进行了进一步的分析与研究,并给出了相应的解决办法,对下一步系统的优化及研究有着重要的意义。 实验结果表明,本微纳混合系统不仅保证了原子力显微镜的成像精度,还实现了对压电陶瓷驱动器的扫描控制。所研制的可进行微纳米混合操作的光学显微镜和原子力显微镜相结合的系统可以被广泛应用与生物学研究、微纳材料分析研究及纳米自组装过程等。