微懸臂梁品質(zhì)因數(shù)調(diào)控技術(shù)機(jī)理的研究.pdf

1、微懸臂梁是一種基于MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術(shù)的微結(jié)構(gòu)，廣泛用作微力傳感元件和掃描成像探針，以及作為傳感器換能元件。品質(zhì)因數(shù)Q是影響動態(tài)微懸臂梁靈敏度的一個重要物理參量，是衡量微懸臂梁振動特性的重要指標(biāo)。微懸臂梁振動的品質(zhì)因數(shù)與微懸臂梁振動所處環(huán)境阻尼成反比，因此品質(zhì)因數(shù)的調(diào)控對于減小微懸臂梁振動的有效阻尼、提高檢測靈敏度和成像分辨力具有重要意義。 本論文將從新的角度研究品質(zhì)因數(shù)

2、調(diào)控技術(shù)機(jī)理，也就是從微懸臂梁動態(tài)特性(主要指樣品表面作用力對微懸臂梁振動的影響)和微懸臂梁針尖在樣品表面能量損耗的角度研究微懸臂梁品質(zhì)因數(shù)調(diào)控技術(shù)的機(jī)理。以下是論文的主要研究內(nèi)容和主要創(chuàng)造性工作： 1、根據(jù)品質(zhì)因數(shù)調(diào)控的理論設(shè)計了品質(zhì)因數(shù)調(diào)控模塊。該模塊操作方便、結(jié)構(gòu)簡單，能夠自動跟蹤微懸臂梁共振頻率的變化，可以用于動態(tài)微懸臂梁傳感器。 2、建立基于品質(zhì)因數(shù)調(diào)控的動態(tài)微懸臂梁探針——樣品的理論模型。利用該模型研究了品質(zhì)

3、因數(shù)調(diào)控技術(shù)對微懸臂梁探針——樣品間作用力、動態(tài)特性的影響。 3、以原子力顯微鏡為實(shí)驗(yàn)平臺，利用品質(zhì)因數(shù)調(diào)控模塊，實(shí)驗(yàn)研究了品質(zhì)因數(shù)調(diào)控技術(shù)對動態(tài)微懸臂梁掃頻曲線的影響，分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4、利用4階Runge—Kutta算法對微懸臂梁的振動進(jìn)行了數(shù)值模擬。根據(jù)品質(zhì)因數(shù)調(diào)控前后微懸臂粱的動態(tài)特性揭示了品質(zhì)因數(shù)調(diào)控技術(shù)對ESP型微懸臂梁和TESP型微懸臂梁的動態(tài)特性的影響，從微懸臂梁動態(tài)特性的角度揭示了品質(zhì)因數(shù)調(diào)控技術(shù)的機(jī)