本文關(guān)鍵詞：高次諧振微懸臂的有限元設(shè)計(jì)與分析

  更多相關(guān)文章： 多頻原子力顯微術(shù) 微懸臂 高階模式 高次諧振 有限元分析

【摘要】：多頻原子力顯微術(shù)(MF-AFM)是近些年發(fā)展的包含一大類先進(jìn)原子力顯微術(shù)的新技術(shù),具有很高的空間分辨率,不僅可以實(shí)現(xiàn)更多樣品物性的表征,還具有時(shí)間分辨的非線性力的探測能力.MF-AFM的基本原理是對微懸臂探針的多個(gè)振動(dòng)頻率進(jìn)行激勵(lì)和探測,而這些振動(dòng)頻率通常與微懸臂的高次諧波振動(dòng)或本征模式有關(guān),因此,實(shí)現(xiàn)這一新技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)特殊的微懸臂.傳統(tǒng)AFM中應(yīng)用較為廣泛的頗具代表性的傳統(tǒng)微懸臂有硅微懸臂與石英音叉微懸臂等.傳統(tǒng)矩形硅微懸臂的二階彎曲本征模式與基礎(chǔ)模式的頻率比為6.27,而石英音叉微懸臂的二階彎曲本征模式與基礎(chǔ)模式的頻率之比無統(tǒng)一的值,但均為非整數(shù),直接利用傳統(tǒng)微懸臂去探測高次諧振信號(hào)是非常困難的.基于微懸臂的共振放大效應(yīng),本文通過改變微懸臂的質(zhì)量分布,討論了傳統(tǒng)硅微懸臂和石英音叉微懸臂本征模式的變化,調(diào)諧其高階本征模式與基礎(chǔ)模式間頻率的耦合關(guān)系.通過理論計(jì)算和有限元分析,設(shè)計(jì)了二階彎曲本征模式與基礎(chǔ)模式的頻率比為整數(shù)倍關(guān)系的特殊硅微懸臂與石英高次諧振型微懸臂,部分特殊微懸臂還涉及了一階扭轉(zhuǎn)模式與基礎(chǔ)模式的耦合.
【作者單位】： 國家納米科學(xué)中心中國科學(xué)院納米科學(xué)卓越中心和納米標(biāo)準(zhǔn)與檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 多頻原子力顯微術(shù) 微懸臂 高階模式 高次諧振 有限元分析
【基金】：中國科學(xué)院“引進(jìn)杰出技術(shù)人才”、“卓越青年科學(xué)家”及青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和中國科學(xué)院科研裝備研制項(xiàng)目資助
【分類號(hào)】：TH742
【正文快照】： 引用格式:鄭志月,許瑞,程志海.高次諧振微懸臂的有限元設(shè)計(jì)與分析.中國科學(xué):技術(shù)科學(xué),2016,46:1086 1096Zheng Z Y,Xu R,Cheng Z H.Design and analysis of higher harmonic cantilever based on finite element analysis(in Chinese).Sci Sin Tech,2016,46:*E-mail:chengzh@

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1094088