本文關鍵詞：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與生物技術的發(fā)展具有潛在的推動作用,可以為首都高新技術產(chǎn)業(yè)的技術進步提供支持。雖然AFM的成像精度很高,贗像卻仍是困擾AFM的常見問題,使得無法準確地認識材料性能。就環(huán)境濕度誘導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、實驗驗證和數(shù)值模擬,以期從物理、力學機制上建立對贗像的定量認識,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,并通過理論推導說明相對濕度的變化對液橋形成的影響,以及有關液橋的幾何計算。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)關系進行數(shù)值推導,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到80%的時候,這種變化的幅度會加大。對液橋曲面形狀進行了圓弧近似的討論。第三步,提出通過品質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行力位移曲線的測量和掃頻實驗,通過對實驗數(shù)據(jù)的處理,得到η與RH之間的變化關系,從兩個物理量之間關系的實驗結果和理論推導的相似程度中,說明理論推導的正確性。對受限懸臂梁受迫振動對稱性問題進行了初步的探討。
【關鍵詞】：贗像 濕度 品質因子 掃頻實驗 對稱性
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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)的設置25-26
• 1.4.4 濕度效應26
• 1.5 本論文的研究重點26-28
• 第二章 變化濕度條件液橋的計算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)值計算34-38
• 2.4 小結38-40
• 第三章 不同濕度下毛細力的理論計算40-50
• 3.1 懸臂梁的振動力學模型40-41
• 3.2 輕敲模式下的毛細力41-43
• 3.3 不同濕度下毛細力的理論計算43-44
• 3.4 不同濕度下能量耗散的理論計算44-46
• 3.5 液橋表面的圓弧近似46-48
• 3.6 小結48-50
• 第四章 不同濕度下能量耗散的實驗測量50-66
• 4.1 實驗目的50
• 4.2 實驗原理50-54
• 4.3 實驗器材54-57
• 4.4 實驗結果與分析57-62
• 4.5 濕度對AFM懸臂梁的影響62-64
• 4.6 小結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模擬結果71-73
• 5.3 K不變的ABAQUS模擬結果73-75
• 5.4 小結75-76
• 第六章 結論與展望76-78
• 6.1 結論76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻78-82
• 附錄82-90
• 附錄Ⅰ 懸臂梁振動力學模型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)表的學術論文92-94
• 作者與導師簡介94-95
• 附件95-96

【共引文獻】

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];力學與實踐;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];實驗室研究與探索;2014年07期

中國博士學位論文全文數(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;2014年

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

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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

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

6 陳強;基于高分辨率成像技術的頁巖孔隙結構表征[D];西南石油大學;2014年

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

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本文編號：957575