工業(yè)SPM整體軟件設(shè)計與三維圖像拼接技術(shù)的研究.pdf

1、迄今為止，掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope，SPM）具有高分辨力、實時成像能力以及納米操縱等功能，無論是在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，還是材料、微電子等應(yīng)用學(xué)科都有一席之地。根據(jù)探針與樣品之間近場作用參數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，SPM已經(jīng)演化出許多分支，成為了一個龐大的家族。但是隨著工業(yè)化的普及，掃描探針顯微技術(shù)暴露出了很多不足之處，例如掃描速度緩慢以及掃描區(qū)域的局限性等。本項目針對傳統(tǒng)SPM的缺陷，研

2、發(fā)一種新型工業(yè)型掃描探針顯微測試系統(tǒng)，在探針形狀標(biāo)定與更換、3D形貌信息獲取、快速掃描控制及其補償、快速無損進針等關(guān)鍵技術(shù)上進行研究。
　　本論文主要完成工業(yè)型掃描探針顯微測試系統(tǒng)上位機軟件的開發(fā)與測試工作，上位機軟件包含實時掃描與圖像離線處理兩部分。此外，針對樣品真實三維形貌的獲取，提出一種圖像拼接算法，應(yīng)用在實際樣品中，取得了較好的拼接效果。論文主要工作包括以下幾個部分：
　　1、概述了SPM與三維圖像拼接技術(shù)的研究背景

3、，包括SPM的發(fā)展歷程以及圖像拼接技術(shù)在獲得圖像真實三維形貌中的應(yīng)用。
　　2、從系統(tǒng)工作流程出發(fā)，搭建合理的程序框架，為實現(xiàn)各模塊的功能，分配不同的類庫與輔助類庫。闡述了程序主要通信協(xié)議TCP/IP的數(shù)據(jù)收發(fā)原理以及主要圖形接口OpenGL的顯示機理。
　　3、實現(xiàn)上位機實時掃描功能，包括電機控制、區(qū)域選擇、粗定位、快速掃描、3D掃描、快速逼近、視圖界面等模塊。各模塊分工不同，協(xié)同工作，完成對樣品的實時掃描。
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