本文關(guān)鍵詞：計(jì)量型掃描電鏡納米微位移臺(tái)的振動(dòng)分析研究

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【摘要】：掃描電子顯微鏡(SEM)是一種能夠有效地分析樣品表面形貌和顯微結(jié)構(gòu)的電子光學(xué)儀器,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類高科技的研究當(dāng)中。雖然通常的掃描電子顯微鏡具有納米分辨力的成像能力,但是由于它不具備可溯源計(jì)量?jī)x器的功能,不能對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行精準(zhǔn)的尺度測(cè)量。因此,將掃描電鏡進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b,同時(shí)采用新的掃描成像方法,讓其具備可溯源的計(jì)量功能,而不僅僅是一種觀察工具,成為掃描電鏡性能改進(jìn)方面在未來發(fā)展的一種趨勢(shì)。計(jì)量型掃描電鏡在這種趨勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生,可溯源計(jì)量型掃描電鏡是采用電子束掃描位置固定不動(dòng),而移動(dòng)工作臺(tái)使電子束相對(duì)樣品做柵格式掃描成像,利用激光干涉儀對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)掃描樣品的樣品臺(tái)做測(cè)量反饋,可以精確地進(jìn)行納米尺度的計(jì)量,從而實(shí)現(xiàn)可溯源到國(guó)際單位米定義的掃描成像方法。由于承載被測(cè)樣品的納米微位移工作臺(tái)在做往復(fù)式掃描運(yùn)動(dòng)的過程中,可能會(huì)由于高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定的耦合振動(dòng),要得到精確的尺寸測(cè)量,必須有性能良好的納米微位移臺(tái)系統(tǒng)。因此,提高納米微位移臺(tái)和支撐機(jī)構(gòu)的抗振能力對(duì)于計(jì)量型掃描電鏡系統(tǒng)的搭建起到舉足輕重的作用。通過圍繞計(jì)量型掃描電鏡系統(tǒng)中的納米微位移臺(tái)支撐結(jié)構(gòu),主要完成以下幾方面的工作:考慮計(jì)量型掃描電鏡的功能結(jié)構(gòu),針對(duì)德國(guó)蔡司公司掃描電鏡(Merlin)樣品臺(tái)支撐結(jié)構(gòu),我們對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造,該研究通過ANSYS有限元軟件來對(duì)改造前后的支撐結(jié)構(gòu)和柔性鉸鏈納米微位移臺(tái)進(jìn)行了靜力及模態(tài)分析,求出了系統(tǒng)的固有頻率和陣型,分析了使其結(jié)構(gòu)符合計(jì)量型電鏡要求的基本條件。本研究還對(duì)改造后的微位移臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際振動(dòng)測(cè)試分析研究,通過輸入變頻的正弦波控制信號(hào),記錄分析了位移臺(tái)系統(tǒng)的諧振頻率。此外還對(duì)改造后的納米微位移臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)采用沖擊力激振法,利用激光測(cè)振儀接收信號(hào),并采用快速傅立葉變換,將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào),從而得出納米支撐結(jié)構(gòu)的諧振頻率信息。對(duì)蔡司Merlin型掃描電鏡進(jìn)行了改造,添加了雙軸激光尺測(cè)量模塊,搭建成計(jì)量型掃描電鏡系統(tǒng),并通過微位移臺(tái)的掃描成像效果驗(yàn)證納米微位移工作臺(tái)系統(tǒng)的隔振效果及抵抗自干擾能力。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)量型掃描電鏡 納米微位移臺(tái) 振動(dòng)分析 激光干涉測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN16
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 納米微位移工件臺(tái)系統(tǒng)11-19
• 1.3 計(jì)量型掃描電鏡研究現(xiàn)狀及應(yīng)用19-22
• 第2章 納米微位移臺(tái)系統(tǒng)的有限元方法22-26
• 2.1 有限元方法概述22-24
• 2.1.1 有限元的發(fā)展概況22-23
• 2.1.2 有限元的基本理論23-24
• 2.2 ANSYS軟件基本功能24-26
• 第3章 微位移臺(tái)系統(tǒng)的有限元模擬仿真分析26-49
• 3.1 微位移臺(tái)系統(tǒng)的靜力及模態(tài)理論分析26-28
• 3.1.1 微位移臺(tái)系統(tǒng)的靜力分析理論26
• 3.1.2 微位移臺(tái)系統(tǒng)的模態(tài)分析理論26-28
• 3.2 納米微位移臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)的模擬仿真28-37
• 3.2.1 支撐結(jié)構(gòu)的靜力分析與模態(tài)分析28-33
• 3.2.2 材料力學(xué)性能對(duì)位移臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)基頻的影響33-37
• 3.3 優(yōu)化后支撐結(jié)構(gòu)的靜力分析及模態(tài)分析37-42
• 3.4 納米微位移臺(tái)的模擬仿真分析42-49
• 3.4.1 納米微位移臺(tái)柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的靜力理論分析42-45
• 3.4.2 PI微位移臺(tái)的靜力分析及模態(tài)分析45-49
• 第4章 微位移工作臺(tái)系統(tǒng)的振動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)49-55
• 4.1 激光測(cè)振儀的基本原理及測(cè)試方法49-51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果51-55
• 第5章 計(jì)量型掃描電鏡微位移臺(tái)的抗振效果分析實(shí)驗(yàn)55-64
• 5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備55-61
• 5.1.1 掃描電子顯微鏡55
• 5.1.2 納米微位移臺(tái)系統(tǒng)55-58
• 5.1.3 激光測(cè)距系統(tǒng)58-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果61-64
• 總結(jié)64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-72
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介72-74
• 作者簡(jiǎn)介74-75
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集75

【參考文獻(xiàn)】

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