多模態(tài)原子力顯微鏡硬件系統(tǒng)研制及實驗.pdf

1、為了進(jìn)一步提高動態(tài)原子力顯微鏡的動態(tài)特性，提出了一種利用硅懸臂高階諧振而進(jìn)行掃描測量的高階諧振表面測量方法，并開發(fā)研制了一套多模態(tài)原子力顯微鏡系統(tǒng)，使其既可以在靜態(tài)模態(tài)下工作，又可以在動態(tài)一階二階甚至更高階諧振模態(tài)下工作，實現(xiàn)表面測量。論文主要介紹完成的以下部分工作:
　　(1)對動態(tài)AFM懸臂的高階諧振特性進(jìn)行理論分析，包括高階諧振懸臂振動方程和振型函數(shù)的推導(dǎo)，以及從理論上驗證高階諧振模態(tài)動態(tài)特性較一階諧振模態(tài)有明顯的改善;

2、r>　　(2)多模態(tài)AFM系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括振幅反饋和相位反饋模式電路，振幅反饋模式中包括接觸模式、一階及高階輕敲模式電路設(shè)計;
　　(3)多模態(tài)AFM系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)部分的改進(jìn)，包括測頭部分夾具的改進(jìn)、工作臺的改進(jìn)等，改進(jìn)后系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯提高，X、Y向掃描范圍增大為原來的4倍多，Z向伸縮增大了6倍;
　　(4)多模態(tài)AFM系統(tǒng)的性能測試:包括振幅反饋中靜態(tài)模式和動態(tài)模式AFM系統(tǒng)的噪聲測試、力曲線測試、三維形貌掃描曲線測試