納米科技在現(xiàn)代社會發(fā)展中起著越來越重要的作用,納米科技的發(fā)展離不開高分辨表面分析工具的發(fā)展,原子力顯微鏡憑借其超高分辨率成為研究納米科技的有力工具,在各領域有著廣泛應用,其不僅可以用于物質表面結構、表面摩擦學和材料力學、電學性能的研究,還可以用于原子操縱、物質的納米級加工等。納米定位平臺是原子力顯微鏡的核心部件,其直接決定了原子力顯微鏡的分辨率性能,本文就原子力顯微鏡納米級定位平臺實現(xiàn)毫米級行程與納米級精度、剪切型位移平臺壓電驅動電路和測試技術等做了一系列的研究,主要進行了以下研究:在分析原子力顯微鏡和壓電陶瓷驅動器原理的基礎上,提出了納米定位平臺的總體設計,該平臺集剪切型壓電位移平臺與壓電陶瓷掃描器為一體,對剪切型壓電位移平臺進行結構設計,對其模型進行了靜力學與模態(tài)分析,對其位移、應力、應變與固有頻率方面進行驗證;根據(jù)掃描要求,對壓電陶瓷掃描器進行了結構參數(shù)設計,對其進行了模態(tài)分析,保證其工作頻率滿足設計要求。為保證位移的精度及性能,對壓電陶瓷組的驅動電路進行設計與驗證,設計一款輸出性能穩(wěn)定,電壓精度高的壓電驅動電路。根據(jù)系統(tǒng)性能要求進行總體設計與參數(shù)確定,對交流轉直流電路、頻率可調...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 原子力顯微鏡研究現(xiàn)狀
        1.2.2 納米位移平臺研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內容與關鍵技術
第二章 原子力顯微鏡與壓電陶瓷驅動器
    2.1 AFM工作原理
        2.1.1 AFM的工作模式
        2.1.2 探針與樣品間的相互作用力
        2.1.3 頻率變化與探針樣品間相互作用力的關系
    2.2 壓電陶瓷驅動器基本理論
        2.2.1 壓電效應與逆壓電效應
        2.2.2 壓電陶瓷驅動器的工作原理
        2.2.3 壓電陶瓷驅動器的特性
第三章 納米級定位平臺的設計與仿真分析
    3.1 納米級定位平臺總體設計
    3.2 剪切型壓電位移平臺的設計
        3.2.1 剪切型壓電位移平臺的工作原理與設計
        3.2.2 剪切型壓電位移平臺的靜態(tài)與動態(tài)分析
    3.3 壓電陶瓷掃描器的設計
        3.3.1 壓電陶瓷掃描器結構設計
        3.3.2 壓電陶瓷掃描器模態(tài)分析
第四章 壓電驅動電路設計與分析
    4.1 壓電驅動器總體方案分析
        4.1.1 壓電驅動器總方案
        4.1.2 壓電驅動器參數(shù)確定
    4.2 交流轉直流電路設計與仿真
        4.2.1 交流轉直流總體設計
        4.2.2 交流轉直流電路設計
        4.2.3 交流轉直流濾波穩(wěn)壓方法驗證
    4.3 鋸齒波信號發(fā)生器設計與仿真
        4.3.1 鋸齒波生成器設計
        4.3.2 鋸齒波信號發(fā)生器仿真驗證
    4.4 信號放大器設計與仿真
        4.4.1 高壓信號放大電路設計
        4.4.2 高壓信號放大器仿真驗證
第五章 測試技術研究
    5.1 納米級定位平臺性能測試
    5.2 集成化測試技術研究
        5.2.1 探針與樣品的處理
        5.2.2 剪切型位移平臺性能分析
        5.2.3 壓電掃描器性能試驗分析
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 進一步工作建議
參考文獻
攻讀碩士學位期間所取得的研究成果
致謝



本文編號：3748712