本文關(guān)鍵詞：濕度對原子力顯微鏡成像的影響

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【摘要】：Atomic force microscope (AFM)解決了Scanning tunneling microscope (STM)要求待測樣品材料是導(dǎo)電的缺陷,能顯示樣品的圖像信息,提供力曲線的測量,對MEMS/NEMS與生物技術(shù)的發(fā)展具有潛在的推動作用,可以為首都高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供支持。雖然AFM的成像精度很高,贗像卻仍是困擾AFM的常見問題,使得無法準(zhǔn)確地認(rèn)識材料性能。就環(huán)境濕度誘導(dǎo)的掃描形貌分辨率降低和贗像等問題,開展系統(tǒng)的理論研究、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和數(shù)值模擬,以期從物理、力學(xué)機(jī)制上建立對贗像的定量認(rèn)識,為最終剔除濕度帶來的贗像提供參考。第一步,在理論方面,首次明確提出環(huán)境濕度會在AFM掃描圖像中產(chǎn)生贗像,并通過理論推導(dǎo)說明相對濕度的變化對液橋形成的影響,以及有關(guān)液橋的幾何計(jì)算。第二步,通過中間變量液橋體積V,對針樣系統(tǒng)中,7、Fmax與RH的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值推導(dǎo),得到正比的變化趨勢,77、Fmax在RH逐漸變大的前提下會增大,特別的是在百分比振幅達(dá)到80%的時(shí)候,這種變化的幅度會加大。對液橋曲面形狀進(jìn)行了圓弧近似的討論。第三步,提出通過品質(zhì)因子的討論得到不同濕度環(huán)境下微懸臂梁的一些振動特性,從而得到液橋的品質(zhì)因子、斷裂能的變化。在接觸模式和輕敲模式兩種操作條件下進(jìn)行力位移曲線的測量和掃頻實(shí)驗(yàn),通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,得到η與RH之間的變化關(guān)系,從兩個(gè)物理量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論推導(dǎo)的相似程度中,說明理論推導(dǎo)的正確性。對受限懸臂梁受迫振動對稱性問題進(jìn)行了初步的探討。
【關(guān)鍵詞】：贗像 濕度 品質(zhì)因子 掃頻實(shí)驗(yàn) 對稱性
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH742
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況13-16
• 1.3 AFM工作的原理16-23
• 1.3.1 微懸臂梁上的作用力18-19
• 1.3.2 針尖的受力19-21
• 1.3.3 AFM的工作模式21-23
• 1.4 贗像的形成23-26
• 1.4.1 由于振動引起的贗像23-24
• 1.4.2 針尖的影響24-25
• 1.4.3 參數(shù)的設(shè)置25-26
• 1.4.4 濕度效應(yīng)26
• 1.5 本論文的研究重點(diǎn)26-28
• 第二章 變化濕度條件液橋的計(jì)算28-40
• 2.1 液橋的介紹28
• 2.2 變化濕度中液橋的形成方式28-34
• 2.2.1 水膜擠出階段29
• 2.2.2 毛細(xì)凝聚階段29-32
• 2.2.3 液膜流動階段32-34
• 2.3 輕敲模式下液橋的數(shù)值計(jì)算34-38
• 2.4 小結(jié)38-40
• 第三章 不同濕度下毛細(xì)力的理論計(jì)算40-50
• 3.1 懸臂梁的振動力學(xué)模型40-41
• 3.2 輕敲模式下的毛細(xì)力41-43
• 3.3 不同濕度下毛細(xì)力的理論計(jì)算43-44
• 3.4 不同濕度下能量耗散的理論計(jì)算44-46
• 3.5 液橋表面的圓弧近似46-48
• 3.6 小結(jié)48-50
• 第四章 不同濕度下能量耗散的實(shí)驗(yàn)測量50-66
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)原理50-54
• 4.3 實(shí)驗(yàn)器材54-57
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-62
• 4.5 濕度對AFM懸臂梁的影響62-64
• 4.6 小結(jié)64-66
• 第五章 受限懸臂梁受迫振動的對稱性66-76
• 5.1 受限懸臂梁受迫振動問題的提出66-71
• 5.2 D不變的ABAQUS模擬結(jié)果71-73
• 5.3 K不變的ABAQUS模擬結(jié)果73-75
• 5.4 小結(jié)75-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 附錄82-90
• 附錄Ⅰ 懸臂梁振動力學(xué)模型82-86
• 附錄Ⅱ 模態(tài)函數(shù)的求解86-90
• 致謝90-92
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文92-94
• 作者與導(dǎo)師簡介94-95
• 附件95-96

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳少勇;魏征;;原子力顯微鏡輕敲模式下由液橋引起的能量耗散[J];力學(xué)與實(shí)踐;2015年05期

2 陳科球;謝偉廣;;原子力顯微鏡探針選擇及常見故障解決方法[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2014年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 賈小氫;鈮基超薄薄膜的制備、優(yōu)化與表征[D];南京大學(xué);2014年

2 任占冬;磁控濺射制備合金電極及相關(guān)電催化研究[D];武漢大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 潘松海;鋁誘導(dǎo)CdZnTe多晶薄膜的制備及物理特性研究[D];北京化工大學(xué);2013年

2 占臻妮;半金屬霍伊斯勒型合金及其物理特性研究[D];華東師范大學(xué);2013年

3 李蓉;胰島素纖維為模板制備金屬鈀納米線[D];寧波大學(xué);2013年

4 陳文娟;金屬/TiO_2薄膜復(fù)合光催化劑的可見光催化性能研究[D];蘇州大學(xué);2014年

5 劉明月;采用顯微監(jiān)控的可選區(qū)原子力顯微鏡研究[D];浙江大學(xué);2014年

6 陳強(qiáng);基于高分辨率成像技術(shù)的頁巖孔隙結(jié)構(gòu)表征[D];西南石油大學(xué);2014年

7 嚴(yán)慧敏;PEDOT:PSS摻雜對聚合物太陽電池性能影響的研究[D];江南大學(xué);2014年

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本文編號：957575