本文關鍵詞：新型多掃描器原子力顯微鏡技術及系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學》 2013年

新型多掃描器原子力顯微鏡技術及系統(tǒng)

桑青  

【摘要】：微納米技術越來越成為當今世界科技發(fā)展的前沿之一,對現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和社會進步起到重大的推動作用。原子力顯微鏡(AFM)與掃描隧道顯微鏡(STM)等超高分辨率儀器已經成為納米領域里不可缺少的重要工具,尤其是AFM因其不受樣品導電性能的限制而廣泛應用于物理學、化學、生物學、醫(yī)學、微電子學、光學與精密機械及微納米技術等領域。 目前,世界上大多數(shù)常規(guī)AFM,其探頭都采用單一的掃描器及單一掃描方式,因而在性能和技術指標方面均存在局限性,為此,本文發(fā)展了一種多掃描器AFM掃描新方法,包括三管式壓電陶瓷掃描控制、疊層式壓電陶瓷掃描控制和步進掃描臺與壓電反饋控制,并在此基礎上研制出了一套多掃描器AFM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用樣品掃描和探針掃描相結合的檢測方法,既可以實現(xiàn)輕小型樣品高精度微納米檢測,也可同時實現(xiàn)較大或較重樣品的微納米檢測。 本文分別從理論方法、系統(tǒng)設計以及實驗技術等方面對該AFM系統(tǒng)進行了詳細闡述,本文的主要研究內容及工作如下： 首次提出了一種可同時提供探針和/或樣品掃描方式的掃描新方法。該掃描新方法包括三種探針和/或樣品掃描方式,可在保持納米級掃描精度的同時,對不同尺寸、不同重量的樣品實現(xiàn)幾微米至幾十微米級的單幅圖像掃描范圍,以及一百微米至毫米級范圍的圖像拼接,克服了常規(guī)AFM的局限性,為實現(xiàn)各種尺寸與重量的微納米樣品的高精度、大范圍、多掃描方式微納米掃描成像提供了新途徑。 研究和發(fā)展了一種新型多掃描器AFM系統(tǒng)。其探頭由三個掃描器組成,包括三管式壓電陶瓷掃描控制器、疊層式壓電陶瓷掃描控制器和步進掃描臺及壓電反饋控制器,分別對應于三種探針和／或樣品掃描方式。在此基礎上成功研制了新型多掃描器AFM系統(tǒng)。該系統(tǒng)運行平穩(wěn),性能良好,既能實現(xiàn)小樣品小范圍高精度掃描,也能實現(xiàn)大樣品較大范圍較高精度掃描,更能實現(xiàn)大尺寸大質量樣品的大范圍掃描,可望在微納米檢測、微納米加工制備及微納米操控等領域得到廣泛應用。 利用本系統(tǒng)對多種樣品進行了AFM掃描實驗研究。包括對輕小樣品的小范圍高精度掃描、大樣品的較大范圍較高精度掃描以及對大尺寸大質量樣品的大范圍掃描,也開展了本系統(tǒng)的選區(qū)掃描實驗,得到了良好的實驗結果。實驗結果表明,本文研發(fā)的多掃描器AFM系統(tǒng),具有穩(wěn)定良好的性能,可實現(xiàn)不同條件不同需求下不同樣品的多樣化檢測,可完全滿足科研及工業(yè)等領域對不同尺寸和質量樣品的不同掃描檢測范圍和精度的需求。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH742
【目錄】：

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本文編號：206309