電化學原子力顯微鏡的研制.pdf

1、電化學原子力顯微鏡是將電化學分析技術與原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM)相結合，能對生物傳感器，新型電池和電腐蝕進行原位電化學掃描的顯微測量分析。為了實現(xiàn)電化學與原子力顯微鏡功能的系統(tǒng)集成，在控制電路設計中采用現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programming Gate Array, FPGA)設計，提高了系統(tǒng)的可靠性，預留多個接口，以便日后的系統(tǒng)升級和功能擴展；在信號處理的電路設計中加入數(shù)字信號

2、處理芯片(Digital Signal Processing, DSP)完成信號處理，提高了儀器的數(shù)字信號處理速度，真正實現(xiàn)在線處理，實時檢測。電化學控制箱與原子力顯微鏡的主控制箱緊密集成，保證微弱信號不受干擾，儀器具有多種電化學工作模式。為了做到微電流檢測，在電流信號的采集電路中采用分類采集的辦法，大電流信號和小電流信號分別采用不同回路，這樣有利于后期的信號處理也保證了采集的準確度。客戶端軟件完全用C++編寫，可移植性強，面向對象的編

3、寫方式，使得軟件功能更加強大，升級更方便，本系統(tǒng)具有穩(wěn)定性好，重復性高，抗干擾能力強等優(yōu)點。儀器所涉及的電化學分析測試方法有五種：循環(huán)掃描，線形掃描，方波掃描，脈沖掃描，恒電位掃描。結合原子力顯微鏡技術，在發(fā)生電化學反應發(fā)生的同時，既可看到Ⅰ-Ⅴ曲線，亦可觀察工作電極的表面特征。本課題所研制的電化學原子力顯微鏡的硬件部分的設計完全遵守儀器硬件開發(fā)流程：設計方案制定-方案驗證-芯片選型-原理圖設計-PCB版圖設計-硬件功能測試-應用實例。