本文選題：掃描隧道顯微鏡 + 慣性壓電馬達��； 參考：《南京郵電大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope,SPM)是各種探針顯微鏡(原子力顯微鏡AFM,激光力顯微鏡LFM,磁力顯微鏡MFM等等)的統(tǒng)稱,是一種用于分析物質(zhì)表面微觀形態(tài)的科學(xué)儀器,它高度集成了機械加工技藝,量子隧穿原理,自動控制原理,光電感應(yīng)原理,信號檢測技術(shù)及高分辨圖形處理技術(shù)等高新技術(shù)和原理。而它最初問世時的雛形是掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope,STM)�！肮び破涫卤叵壤淦鳌�,鑒于目前納米材料科學(xué)的快速發(fā)展,對高精度的表面分析儀器工具的需要更加迫切,本文的研究目標是在一定預(yù)算成本下,搭建一臺高穩(wěn)定性,高精度,可在大氣環(huán)境下使用的完整的掃描隧道顯微鏡系統(tǒng),因此本文的主要工作包括如下:(1)根據(jù)壓電材料的逆壓電效應(yīng),在充分分析目前STM領(lǐng)域內(nèi)幾款主流壓電馬達的基礎(chǔ)上,設(shè)計具有自主專利權(quán)的,創(chuàng)新的,結(jié)構(gòu)簡單,步進穩(wěn)定的慣性壓電馬達結(jié)構(gòu),并購買材料制作成實物,通過實驗測試該慣性馬達的步進幅度,負載能力,并對實驗結(jié)果的誤差進行理論分析,編寫了專利和論文。(2)設(shè)計并制作高放大倍率的前置放大器。本系統(tǒng)的前置放大器采用了德州儀器公司的OPA627高性能放大器作為主要元件,設(shè)計并搭建了一個二級放大電路作為我們的前置放大器。(3)針對STM系統(tǒng)對外界震動敏感的特點,我們利用金屬支架與四根勁度系數(shù)相同的粗彈簧搭建了一個二級減震系統(tǒng)。(4)根據(jù)設(shè)計的慣性壓電馬達的尺寸以及前置放大器的尺寸,設(shè)計并制作了一個高剛性,高穩(wěn)定性的鏡體結(jié)構(gòu),保證掃描探針的穩(wěn)定掃描的同時,有效屏蔽了外界噪音和多路馬達控制信號對微弱的隧道電流造成的影響(5)根據(jù)自主設(shè)計的慣性馬達工作原理,利用Labview編寫了粗步進,細逼近,以及掃描成像程序。
[Abstract]:Scanning Probe Microscope (SPM) is the general name of various probe microscopes (atomic force microscope AFM, laser force microscope LFM, magnetic force microscope MFM, etc.). It is a scientific instrument used to analyze the micromorphology of the surface of the material. It is highly integrated with the mechanical processing technique, the quantum tunneling principle, the automatic control principle, and the photoelectricity. Induction principle, signal detection technology and high resolution graphics processing technology and other high technology and principles. But the initial appearance of it was Scanning Tunneling Microscope (STM). "Good desire for work must be the first". In view of the rapid development of nano material science, high precision surface analysis instrument tools The aim of this paper is to build a complete scanning tunneling microscope system with high stability and high precision and can be used in the atmosphere under a certain budget cost. The main work of this paper is as follows: (1) according to the reverse piezoelectric effect of the piezoelectric material, several main streams in the current STM field are fully analyzed. On the basis of the piezoelectric motor, an inertial piezoelectric motor with independent patent right, innovative, simple structure and stable step is designed, and the purchase material is made into material. Through the experiment test the step amplitude and load capacity of the inertial motor and the theoretical analysis of the error of the experimental results, the patent and paper are written. (2) design and manufacture. The preamplifier for high magnification. The preamplifier of this system uses the TI OPA627 high performance amplifier as the main component, and designs and builds a two stage amplifier as our preamplifier. (3) we use the metal support and four stiffness for the STM system to be sensitive to the external vibration. The crude spring with the same coefficient sets up a two stage damping system. (4) according to the size of the designed inertial piezoelectric motor and the size of the preamplifier, a high rigidity, high stability mirror structure is designed and made to ensure the stable scanning of the scanning probe and the effect shielding the external noise and the multichannel motor control signal to the micro. The influence of weak tunneling current (5) according to the working principle of self designed inertial motor, rough step, fine approximation and scanning imaging program were written by Labview.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH742

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本文編號：2046275