隨著納米科技的飛速發(fā)展,原子力顯微鏡（atomic force microscope,AFM）已經(jīng)在各領(lǐng)域的科學(xué)研究得到了廣泛的應(yīng)用。相比傳統(tǒng)的接觸模式與輕敲模式AFM而言,非共振模式AFM能夠?qū)崿F(xiàn)對力的控制精度更高,并且在獲取被測樣品表面形貌的同時可獲取樣品的多種機械特性,因此被廣泛應(yīng)用到納米科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中。本文通過采用背景相減與同步算法相結(jié)合的方法搭建一套自制的非共振輕敲模式AFM系統(tǒng),實現(xiàn)了在對被測樣品進(jìn)行形貌成像的同時還能夠?qū)ζ涠喾N力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征,并且優(yōu)化了系統(tǒng)的最小可控力精度,使其最小可控力小于50p N。主要研究內(nèi)容如下:（1）對非共振輕敲模式AFM系統(tǒng)的工作原理展開了研究。首先針對本系統(tǒng)對探針與樣品之間相互作用力的力學(xué)模型進(jìn)行了理論研究,對懸臂微偏轉(zhuǎn)的檢測方法進(jìn)行了分析,對本文所采用的背景相減算法與同步算法所實現(xiàn)的非共振輕敲模式AFM的成像原理進(jìn)行了詳細(xì)的論述,并對其機械特性的提取方法進(jìn)行了研究。（2）為了提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度以及易用性,對系統(tǒng)的最優(yōu)控制策略展開了研究。通過采用繼電反饋試驗法與天牛群優(yōu)化算法相結(jié)合實現(xiàn)了對系統(tǒng)的最優(yōu)控制參數(shù)的獲取,提高系統(tǒng)響應(yīng)速度的同時也有效... 

【文章來源】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
變量注釋表
1 緒論
    1.1 研究背景與選題意義
    1.2 掃描探針顯微鏡國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
2 非共振輕敲模式AFM的理論研究
    2.1 針尖-樣品相互作用力分析
    2.2 懸臂微偏轉(zhuǎn)檢測方法的研究
    2.3 非共振輕敲模式成像原理與方法
    2.4 機械特性的提取
    2.5 本章小結(jié)
3 非共振輕敲模式AFM系統(tǒng)控制策略的研究
    3.1 基于繼電反饋控制獲取系統(tǒng)臨界參數(shù)
    3.2 天牛群優(yōu)化算法
    3.3 仿真研究
    3.4 本章小結(jié)
4 非共振輕敲模式AFM系統(tǒng)的構(gòu)成
    4.1 幾何光路的設(shè)計
    4.2 掃描頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計
    4.4 光電檢測電路設(shè)計
    4.5 數(shù)據(jù)處理單元的設(shè)計
    4.6 本章小結(jié)
5 非共振輕敲模式AFM系統(tǒng)的實驗
    5.1 實驗準(zhǔn)備
    5.2 力曲線的分析
    5.3 標(biāo)準(zhǔn)柵格形貌的成像
    5.4 復(fù)合材料的形貌表征與機械特性的獲取
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于繼電反饋PID自整定控制算法的環(huán)境溫控系統(tǒng)實現(xiàn)[J]. 高繼昆.  電子器件. 2019(03)
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[3]基于圖像聚焦定位的AFM自動逼近方法研究[J]. 劉劍,馬駿馳,于鵬,魏陽杰,袁帥.  儀器儀表學(xué)報. 2018(01)
[4]基于隨機方法的AFM探針位置最優(yōu)估算研究[J]. 袁帥,堯曉,欒方軍,郭聳,馮吉遠(yuǎn).  儀器儀表學(xué)報. 2017(09)
[5]我國微納幾何量計量技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 高思田,李琪,施玉書,李偉,黃鷺.  儀器儀表學(xué)報. 2017(08)
[6]用AFM力曲線技術(shù)測定聚合物微球的壓縮楊氏模量[J]. 陳楊,錢程,宋志棠,閔國全.  材料研究學(xué)報. 2014(07)
[7]電子顯微鏡的現(xiàn)狀與展望[J]. 姚駿恩.  電子顯微學(xué)報. 1998(06)
[8]納米科學(xué)與技術(shù)[J]. 白春禮.  瞭望新聞周刊. 1994(34)

碩士論文
[1]基于粒子群優(yōu)化算法的多無人機自組織控制[D]. 王福星.南京郵電大學(xué) 2019
[2]繼電反饋PID控制器參數(shù)自整定及其應(yīng)用[D]. 王健.東北電力大學(xué) 2016
[3]雙探針機器人納米操縱系統(tǒng)的信號檢測與處理[D]. 毛燕龍.長春理工大學(xué) 2014



本文編號：3453879