微納米尺度下應(yīng)力/應(yīng)變測(cè)量方法是實(shí)驗(yàn)力學(xué)研究的重要方向之一。近年來(lái)發(fā)展了多種具有不同空間分辨率的微納米實(shí)驗(yàn)力學(xué)新方法。其中,顯微拉曼光譜法已成為微米尺度力學(xué)行為的有效實(shí)驗(yàn)手段;在納米尺度下,已有研究將SPM、SEM、TEM的高分辨能力與光測(cè)力學(xué)的測(cè)量理論相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了具有納米乃至亞納米分辨率的全場(chǎng)變形測(cè)量。然而,在十納米到百納米之間這個(gè)過(guò)渡尺度量級(jí)上,尚缺少一種有效的實(shí)驗(yàn)手段,這使得在跨尺度的實(shí)驗(yàn)力學(xué)分析中,納觀尺度與微觀尺度的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果時(shí)常難以建立量化的關(guān)聯(lián)。本文提出一種通過(guò)量化幾何轉(zhuǎn)角實(shí)現(xiàn)應(yīng)變測(cè)量的數(shù)字云紋新方法RST。該方法以高分辨透射電鏡獲取的晶格圖像為基礎(chǔ),通過(guò)傅立葉變換-反傅里葉變換,將晶格圖像生成三個(gè)不同傾角的TEM柵。以已知應(yīng)變狀態(tài)位置獲取的TEM柵為參考柵,以所需測(cè)量位置獲得的TEM柵為試件柵,分別對(duì)傾角接近的參考柵與試件柵進(jìn)行邏輯運(yùn)算,得到各傾角柵對(duì)應(yīng)的數(shù)字云紋圖像�；趲缀卧萍y法的基本原理,建立參考柵與試件柵二者之間柵線傾角的變化(即柵線轉(zhuǎn)角θ)、該柵線轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)幾何云紋條紋的傾角與柵線間距變化(即柵線法向應(yīng)變分量)之間的解析關(guān)系。計(jì)量TEM柵線轉(zhuǎn)角與幾何云紋條紋的傾角φ,將其代入以上關(guān)系得到試件柵位置上三個(gè)不同方向的正應(yīng)變,從而實(shí)現(xiàn)面內(nèi)應(yīng)變各分量的解耦測(cè)量。通過(guò)開(kāi)展單向、雙向、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),本文證明了RST方法的準(zhǔn)確性并排除了剛體轉(zhuǎn)對(duì)測(cè)量的影響。本文將RST方法應(yīng)用于硅鍺固溶合金多層異質(zhì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與MOS管結(jié)構(gòu)橫截面樣品的應(yīng)變分析,并將測(cè)量結(jié)果與顯微拉曼分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示,RST方法能夠以十納米量級(jí)的空間分辨,定量給出面內(nèi)應(yīng)變?nèi)齻�(gè)分量的細(xì)節(jié)信息。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN16;TP391.41
【部分圖文】：

第二章 RST 的理論與技術(shù)基礎(chǔ)所使用方法中所用到的原理，其中包括高分角幾何云紋測(cè)量應(yīng)變、數(shù)字云紋算法、TEM格圖像的柵線提取微術(shù)是一種研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有效方法。以直接觀測(cè)樣品的晶體結(jié)構(gòu)和原子排列信息射電鏡以達(dá)到了亞亞納米的空間分辨能力，體及礦物質(zhì)等多種領(lǐng)域的研究。子顯微術(shù)的成像原理是相位襯度成像，如圖性結(jié)構(gòu)可被視為一個(gè)周期性的勢(shì)場(chǎng)，當(dāng)電子�；诓６笮栽�，電子束也可被視為面波的振幅，但對(duì)波的相位有調(diào)節(jié)作用。當(dāng)品結(jié)構(gòu)的周期性信息時(shí)，透射電子束和若干品的高分辨像[80]。

圖 2-2 TEM 晶格圖像的柵線提取[81](a) 單晶硅在(111)晶面的高分辨 TEM 圖像；(b) 圖(a)傅立葉變換后的衍射圖像；(c) 反傅立葉變換得到的 g1, g2和 g3方向的柵線圖Figure 2-2 grating patterns from TEM lattice image[81](a) High resolution TEM image of c-Si on (111) crystal plane; (b) Fourier transform image of (a);(c) grating patterns in g1, g2and g3directions, respectively, achieved by anti-Fourier transform2.2 轉(zhuǎn)角幾何云紋原理所有云紋測(cè)量技術(shù)的基本元素都是柵線。兩組柵線疊合在一起產(chǎn)生的云紋條紋會(huì)隨著柵線幾何形狀的微小改變而發(fā)生宏觀移動(dòng)，云紋法就是通過(guò)測(cè)量條紋的移動(dòng)量來(lái)分析物體的位移場(chǎng)。柵線是物體變形信息的載體，因此選用合適的柵線可以方便快捷地提取出物體的變形信息。兩柵線疊加后，其中一個(gè)柵線節(jié)距增加或者減小會(huì)導(dǎo)致兩者相互遮擋光線，從而形成云紋。當(dāng)兩組柵線是平行時(shí)會(huì)形成與柵線平行的云紋，當(dāng)兩個(gè)柵線有相對(duì)轉(zhuǎn)角時(shí)依然能夠形成云紋，即轉(zhuǎn)角云紋。圖 2-3 給出了平行云紋和轉(zhuǎn)角云紋的示意圖。

格圖像的柵線提取[81](a) 單晶硅在(111)晶面的高分辨 TEM 圖換后的衍射圖像；(c) 反傅立葉變換得到的 g1, g2和 g3方向的Figure 2-2 grating patterns from TEM lattice image[81]tion TEM image of c-Si on (111) crystal plane; (b) Fourier transfotterns in g1, g2and g3directions, respectively, achieved by anti-Fo何云紋原理測(cè)量技術(shù)的基本元素都是柵線。兩組柵線疊合在一起幾何形狀的微小改變而發(fā)生宏觀移動(dòng)，云紋法就是通物體的位移場(chǎng)。柵線是物體變形信息的載體，因此選地提取出物體的變形信息。兩柵線疊加后，其中一個(gè)致兩者相互遮擋光線，從而形成云紋。當(dāng)兩組柵線是云紋，當(dāng)兩個(gè)柵線有相對(duì)轉(zhuǎn)角時(shí)依然能夠形成云紋，平行云紋和轉(zhuǎn)角云紋的示意圖。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉春林;張傳軍;;離心試驗(yàn)應(yīng)變測(cè)量方法的改進(jìn)[J];航天器環(huán)境工程;2001年04期

2 左清勉;;淺談《火炮應(yīng)變測(cè)量方法》[J];兵工標(biāo)準(zhǔn)化;1994年04期

3 王孟法;韓興;方義平;丁鐵恒;;基于數(shù)字散斑相關(guān)技術(shù)的井架應(yīng)變測(cè)量方法[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2015年12期

4 吉桂明;電容式蠕變應(yīng)變測(cè)量方法[J];熱能動(dòng)力工程;1992年02期

5 吳俊;陳偉民;章鵬;劉立;劉浩;;金屬直接連接的布拉格光纖光柵應(yīng)變測(cè)量方法[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2012年12期

6 楊坤光;花崗巖類(lèi)巖體中巖石包體應(yīng)變測(cè)量方法討論[J];地質(zhì)科技情報(bào);1993年03期

7 楊先輝;于永森;張秋華;孫圣和;;基于錐形光柵反射帶寬解調(diào)的應(yīng)變測(cè)量方法[J];光電子.激光;2007年05期

8 李維民,蘇虹,王助良,劉菊英;KRW爐冷態(tài)裝置粒子運(yùn)動(dòng)特性的應(yīng)變測(cè)量方法[J];江蘇工學(xué)院學(xué)報(bào);1992年04期

9 單一男;武湛君;徐新生;常志龍;馬云龍;;分布式光纖傳感器的應(yīng)變測(cè)量方法及其應(yīng)用[J];壓電與聲光;2015年03期

10 鄭繽遂;拖拉機(jī)試驗(yàn)中的應(yīng)變測(cè)量方法[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);1965年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 謝惠民;潘兵;花韜;戴福隆;;用改進(jìn)的電磁驅(qū)動(dòng)微力拉伸裝置測(cè)量蠶絲的力學(xué)性能[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（上）[C];2005年

2 方菲;張明志;張?zhí)斓?單繁立;;數(shù)字散斑相關(guān)方法在聚偏氟乙烯壓電聚合物薄膜力學(xué)性能測(cè)試中的應(yīng)用[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（上）[C];2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 高智遜;基于透射電鏡晶格圖像數(shù)字云紋的應(yīng)變測(cè)量方法[D];天津大學(xué);2018年

2 阮曉峰;藥柱大應(yīng)變測(cè)量方法研究[D];南京理工大學(xué);2012年

3 劉浩洋;基于數(shù)字圖像處理的位移變形測(cè)量方法的研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 廖慶豐;一種基于LabVIEW圖像處理技術(shù)的膝關(guān)節(jié)表觀應(yīng)變測(cè)量方法的研究[D];重慶大學(xué);2011年

5 盧炳奇;基于機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)變測(cè)量技術(shù)研究[D];濟(jì)南大學(xué);2013年

6 陳校生;超高溫試驗(yàn)溫度與應(yīng)變測(cè)量及硼化鋯基陶瓷力學(xué)特性測(cè)試[D];重慶大學(xué);2017年

7 楊增俊;細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜截面載荷識(shí)別方法研究[D];大連理工大學(xué);2016年

8 潘振;鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)[D];南京林業(yè)大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2819052