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

《浙江大學(xué)》 2013年

新型多掃描器原子力顯微鏡技術(shù)及系統(tǒng)

桑青  

【摘要】：微納米技術(shù)越來(lái)越成為當(dāng)今世界科技發(fā)展的前沿之一,對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起到重大的推動(dòng)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(jīng)成為納米領(lǐng)域里不可缺少的重要工具,尤其是AFM因其不受樣品導(dǎo)電性能的限制而廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)與精密機(jī)械及微納米技術(shù)等領(lǐng)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(shù)指標(biāo)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(jìn)掃描臺(tái)與壓電反饋控制,并在此基礎(chǔ)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(jié)合的檢測(cè)方法,既可以實(shí)現(xiàn)輕小型樣品高精度微納米檢測(cè),也可同時(shí)實(shí)現(xiàn)較大或較重樣品的微納米檢測(cè)。 本文分別從理論方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)等方面對(duì)該AFM系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)闡述,本文的主要研究?jī)?nèi)容及工作如下： 首次提出了一種可同時(shí)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(jí)掃描精度的同時(shí),對(duì)不同尺寸、不同重量的樣品實(shí)現(xiàn)幾微米至幾十微米級(jí)的單幅圖像掃描范圍,以及一百微米至毫米級(jí)范圍的圖像拼接,克服了常規(guī)AFM的局限性,為實(shí)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(gè)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(jìn)掃描臺(tái)及壓電反饋控制器,分別對(duì)應(yīng)于三種探針和／或樣品掃描方式。在此基礎(chǔ)上成功研制了新型多掃描器AFM系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),性能良好,既能實(shí)現(xiàn)小樣品小范圍高精度掃描,也能實(shí)現(xiàn)大樣品較大范圍較高精度掃描,更能實(shí)現(xiàn)大尺寸大質(zhì)量樣品的大范圍掃描,可望在微納米檢測(cè)、微納米加工制備及微納米操控等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 利用本系統(tǒng)對(duì)多種樣品進(jìn)行了AFM掃描實(shí)驗(yàn)研究。包括對(duì)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(duì)大尺寸大質(zhì)量樣品的大范圍掃描,也開展了本系統(tǒng)的選區(qū)掃描實(shí)驗(yàn),得到了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)現(xiàn)不同條件不同需求下不同樣品的多樣化檢測(cè),可完全滿足科研及工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Σ煌叽绾唾|(zhì)量樣品的不同掃描檢測(cè)范圍和精度的需求。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH742
【目錄】：

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9 張濤;原子力顯微鏡在材料和生命科學(xué)中的應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2008年

10 張麗;利用原子力顯微鏡研究細(xì)胞彈性[D];重慶大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：206309