AFM納米鑷子激光測力系統(tǒng)設計.pdf

1、為了對納觀世界進行更加清楚的認識，充分發(fā)揮納米技術在材料、生物、醫(yī)學、信息等領域技術創(chuàng)新中的促進作用，納米技術研究和納米制造裝備的研制成為各國科技競爭的焦點之一。而原子力顯微鏡（ Atomic Force Microscopy, AFM）是目前用于納米研究最重要的工具之一。其基本原理是通過檢測針尖與納觀世界的力交互作用，實現(xiàn)納米尺度的形貌檢測、納米材料特性表征，以及納米操作的精確控制。本文在國家自然科學基金計劃項目“納米結構與器件跨尺度

2、三維操縱與互連的基礎研究”的支持下，自主開發(fā)了基于AFM原理的雙探針納米鑷子激光測力系統(tǒng)，并完成其精密標定。
　　本文針對AFM納米鑷子在三維納米操作過程中力檢測與控制的需要，基于光學偏轉法力檢測的工作原理，設計了雙探針納米鑷子的激光測力系統(tǒng)結構。設計充分考慮了激光測力系統(tǒng)各部分之間的相互干涉以及各部件對光路產(chǎn)生干涉，使其具有緊湊的空間結構，較好的檢測精度和良好的操作性，并建立了該納米鑷子激光測力的實驗系統(tǒng)。
　　另外，本文

3、設計了一種新型的用于AFM激光測力系統(tǒng)標定裝置，采用該標定裝置，可同時實現(xiàn)納米鑷子激光測力系統(tǒng)的法向和側向靈敏度標定。并采用了非線性標定方法，補償光電位置檢測器非線性誤差，有效的拓寬了力檢測的線性范圍，可實現(xiàn)AFM納米鑷子在三維納米操作過程中精確的力檢測與控制。
　　最后，應用該納米鑷子激光測力系統(tǒng)開展了樣品表面形貌掃描、探針與基底間的pull-off力和摩擦力檢測的實驗研究。實驗結果表明，該測力系統(tǒng)能夠精確測量實驗操作過程中探針