發(fā)布時間：2019-07-11 15:57

【摘要】：原子力顯微鏡（AFM）目前已經(jīng)成為納米科學(xué)領(lǐng)域重要的研究工具，已在表面科學(xué)、材料科學(xué)、表面化學(xué)、電化學(xué)、生物學(xué)、計量學(xué)等學(xué)科得到廣泛的應(yīng)用。由于其基本的工作原理是依據(jù)鋒利的針尖與樣品表面原子量級載荷的相互作用，來測量表面的納米量級高低變化，，而尖銳的針尖就會在掃描中產(chǎn)生一定量的磨損。這種磨損的發(fā)生，不但使得針尖的測量分辨率下降，而且還會給測量實驗的結(jié)果帶來誤差。因此，控制針尖在掃描工作中的磨損量、研究磨損的評價方法以及磨損對表面測量的影響就顯得尤為重要。本論文就圍繞這三方面進(jìn)行研究和分析。 首先，本論文研究了針尖磨損的評價方法。利用針尖掃描特定的幾何結(jié)構(gòu)——臺階結(jié)構(gòu)，并借助傅里葉變換分析針尖半徑變化與仿真掃描結(jié)果頻譜的關(guān)系，定量地計算出針尖半徑的大小；同時，通過功率譜密度對各向同性的隨機表面進(jìn)行分析，定性的評價出針尖在掃描過程中的磨損程度。 其次，在敲擊模式下對影響針尖磨損的掃描參數(shù)進(jìn)行了工藝優(yōu)化研究。分析了探針在掃描測量中的進(jìn)給速度、掃描振幅、掃描速度及反饋增益對針尖磨損的影響，并結(jié)合探針敲擊振動的動力學(xué)仿真，得出了在保證測量精度的前提下減小針尖磨損的最佳掃描方式。 最后，實驗研究了針尖磨損對超精密加工工件表面測量的影響。選用不同磨損程度的針尖分別測量經(jīng)過超精密加工的工件表面形貌，并用表面粗糙度輪廓參數(shù)和功率譜密度評價相應(yīng)的檢測結(jié)果，得出針尖磨損對于評價表面質(zhì)量的影響。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH742;TH117

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2513280