計(jì)量型掃描電鏡納米微位移臺(tái)的振動(dòng)分析研究.pdf

1、掃描電子顯微鏡（SEM）是一種能夠有效地分析樣品表面形貌和顯微結(jié)構(gòu)的電子光學(xué)儀器，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類高科技的研究當(dāng)中。雖然通常的掃描電子顯微鏡具有納米分辨力的成像能力，但是由于它不具備可溯源計(jì)量?jī)x器的功能，不能對(duì)被測(cè)樣品進(jìn)行精準(zhǔn)的尺度測(cè)量。因此，將掃描電鏡進(jìn)行適當(dāng)?shù)母难b，同時(shí)采用新的掃描成像方法，讓其具備可溯源的計(jì)量功能，而不僅僅是一種觀察工具，成為掃描電鏡性能改進(jìn)方面在未來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。計(jì)量型掃描電鏡在這種趨勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生，可溯源

2、計(jì)量型掃描電鏡是采用電子束掃描位置固定不動(dòng)，而移動(dòng)工作臺(tái)使電子束相對(duì)樣品做柵格式掃描成像，利用激光干涉儀對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)掃描樣品的樣品臺(tái)做測(cè)量反饋，可以精確地進(jìn)行納米尺度的計(jì)量，從而實(shí)現(xiàn)可溯源到國(guó)際單位米定義的掃描成像方法。由于承載被測(cè)樣品的納米微位移工作臺(tái)在做往復(fù)式掃描運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，可能會(huì)由于高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定的耦合振動(dòng)，要得到精確的尺寸測(cè)量，必須有性能良好的納米微位移臺(tái)系統(tǒng)。因此，提高納米微位移臺(tái)和支撐機(jī)構(gòu)的抗振能力對(duì)于計(jì)量型掃描電鏡系統(tǒng)的

3、搭建起到舉足輕重的作用。
　　通過(guò)圍繞計(jì)量型掃描電鏡系統(tǒng)中的納米微位移臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)，主要完成以下幾方面的工作：
　　考慮計(jì)量型掃描電鏡的功能結(jié)構(gòu)，針對(duì)德國(guó)蔡司公司掃描電鏡（Merlin）樣品臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)，我們對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，該研究通過(guò)ANSYS有限元軟件來(lái)對(duì)改造前后的支撐結(jié)構(gòu)和柔性鉸鏈納米微位移臺(tái)進(jìn)行了靜力及模態(tài)分析，求出了系統(tǒng)的固有頻率和陣型，分析了使其結(jié)構(gòu)符合計(jì)量型電鏡要求的基本條件。
　　本研究還對(duì)改造后的微位移

4、臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)際振動(dòng)測(cè)試分析研究，通過(guò)輸入變頻的正弦波控制信號(hào)，記錄分析了位移臺(tái)系統(tǒng)的諧振頻率。此外還對(duì)改造后的納米微位移臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)采用沖擊力激振法，利用激光測(cè)振儀接收信號(hào)，并采用快速傅立葉變換，將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，從而得出納米支撐結(jié)構(gòu)的諧振頻率信息。
　　對(duì)蔡司Merlin型掃描電鏡進(jìn)行了改造，添加了雙軸激光尺測(cè)量模塊，搭建成計(jì)量型掃描電鏡系統(tǒng)，并通過(guò)微位移臺(tái)的掃描成像效果驗(yàn)證納米微位移工作臺(tái)系統(tǒng)的隔振效果及抵抗自干擾能力