基于BP网络的智能控制器在AFM中的应用研究

原子力显微镜(AFM)作为纳米领域重要的研究工具之一,始终起着举足轻重的作用。目前商用的AFM控制系统一般采用PID控制算法实现对压电陶瓷驱动器的精密控制。但是压电陶瓷具有复杂的非线性特性,传统的PID控制器难以实现精密控制,不仅影响AFM的扫描速度,也影响其测试精度。基于目前AFM控制系统的分析研究,将常规的PID算法通过引入BP网络进行优化,应用于原子力显微镜控制系统中可以使AFM获得自学习的能力,从而增强其系统的实时性以及精确性。用Simulink结合系统函数(S-function)实现了AFM在接触以及轻敲两种工作模式下的过程仿真,为其研究提供方便快捷的第一手资料,并基于此构建了AFM系统的仿真平台,并在该平台上对改进后的PID算法进行了验证,最后通过自制单探针系统进行扫描实验。     

原子力显微镜悬臂梁在超声波激励下的动力学仿真

运用有限元方法对原子力显微镜的悬臂在超声激励下的振动行为进行数值计算,对实验结果进行预估,并将计算结果与超声原子力显微镜实验方法获得的谐振频谱进行对比,仿真结果与实验结果吻合,验证了仿真方法的可靠性.同时,分析了悬臂上探针的位置对谐振频率的影响.结果表明:悬臂梁振动的谐振频率随着接触刚度的增大(减小)而增大(减小),随着探针位置与悬臂固定端的距离的增大(减小)而减小(增大).     

纳米操作研究现状及发展趋势

针对目前的纳米操作系统,将其分为基于扫描探针显微镜(SPM)的纳米操作系统、基于电子显微镜(EM)的纳米操作系统、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)的混合纳米操作系统以及融合虚拟现实(VR)技术的纳米操作系统4类;分别对其发展现状进行了阐述.分析了当前纳米操作方法的研究现状和当今纳米操作的关键技术.最后,...     

探针对原子力显微镜成像的影响

原子力显微镜（Atomic Force Microscope,AFM）的一个重要应用就是对样品表面的微纳米级尺寸特征进行成像,但在扫描成像的过程中,由于针尖的影响作用,使得扫描所获图像是原子力探针和样品共同作用的结果,而不是样品形貌的真实描述。本文通过用具有不同形状、尺寸针尖的探针对同一样品进行成像,将所得图像进行分析、对比,模拟和实验结果表明,为获得更准确的特征尺寸成像,对有不同特征尺寸的样品,需要选择适合的探针对其实施成像。     

扫描探针显微镜系列及其应用综述

扫描探针显微镜将人类带入原子世界,使人类不仅能够观察到物质表面原子的排布情况,而且能够按照人类的意图实现原子操纵.回顾了扫描探针显微镜的历史,介绍了目前国际上各种系列的扫描探针显微镜基本原理、主要特点、研究现状和最新应用情况,重点介绍了原子操纵和生命科学、信息科学领域的应用,提出了扫描探针显微镜目前的研究方向.     

材料表面分析技术综述

材料表面分析技术是通过分析探束或探针与材料表面发生作用产生的许多信息而研究表面的.主要分为表面形貌分析、表面组分分析和表面结构分析等几大部分,其中表面形貌分析技术有扫描电镜、透射电镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等;表面组分分析技术主要有俄歇电子能谱、光电子能谱、二次离子质谱、电子探针显微分析、离子探针显微分析等;表面结构分析技术主要有x射线衍射、电子衍射和中子衍射等.本文主要讨论了上述方法技术的原理、适用范围及特点.     

扫描探针加工和自组装技术相结合的研究进展——表面图形可控的功能纳米结构的制备

随着扫描指针和分子组装技术的快速发展,人们不仅可以在固体表面构建纳米尺度的结构,而且也可以使表面的纳米结构进一步功能化,并且还能够更进一步制备出精确控制的复合功能材料及理想的原型器件.本文在简单介绍扫描探针加工技术和分子自组装膜制备的基础上,总结了原子力显微镜纳米刻蚀和分子组装相结合的最新进展,并着重介绍了具有广泛应用前景和研究进展的构筑纳米刻蚀法和蘸笔水刻蚀法.     

扫描探针加工和自组装技术相结合的研究进展——表面图形可控的功能纳米结构的制备

随着扫描指针和分子组装技术的快速发展,人们不仅可以在固体表面构建纳米尺度的结构,而且也可以使表面的纳米结构进一步功能化,并且还能够更进一步制备出精确控制的复合功能材料及理想的原型器件.本文在简单介绍扫描探针加工技术和分子自组装膜制备的基础上,总结了原子力显微镜纳米刻蚀和分子组装相结合的最新进展,并着重介绍了具有广泛应用前景和研究进展的构筑纳米刻蚀法和蘸笔水刻蚀法.     

利用MATLAB软件处理STM和AFM的图像

介绍了扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的工作原理。因为电脑显示器上的图像往往会受到外界一些因素的影响,所以采用MATLAB软件对图像进行处理,收到了明显的效果。最后,总结了图像质量改善的意义。     

基于扫描探针显微镜的几种洋酒AFM扫描图

在扫描探针显微镜的AFM扫描图中,国产白酒所含呈香呈味微量物质形成了聚集的颗粒状微观形态。为了观察洋酒微观形态,文章采用扫描探针显微镜对伏特加,白兰地,威士忌和配制酒做了扫描,得到这四种酒的AFM扫描图。从图中观察到了这四种酒的微观形态。     

卧式STM／AFM系统简介

本文介绍卧式扫描隧道显微镜／原子力显微镜(STM/AFM)的原理、结构及其主要应用。STM／AFM机构可广泛应用于表面科学、材料科学、生命科学等各个领域。世界上现有的性能优良的STM／AFM系统价格昂贵,而使用较普遍的立式AFM由于受到探针本身重力的影响,致使仪器性能不十分理想。实验室研制的卧式STM／AFM系统,由于消除了探针自身重力的影响,系统性能进一步提高,达到3nm的分辨率和6．5(m的扫描范围;另外,考虑到国内的实际情况,尽量降低设计制作成本,适合于国内推广使用。目前,该型STM／AFM系统已在许多大专院校及科研机构的物理学、高分子化学、材料学、生物学、光电子学及精密机械等领域得到广泛应用。     

微机械弹性纳米接触问题的建模与计算

针对Bradley方程和刚性纳米接触模型在处理微机械纳米接触问题中的不足,基于Lennard-Jones势能定律将组成两接触球体的原子之间的粘着力等效为两球体表面所受的分布作用力,并根据经典弹性理论建立了一种新型的两球体弹性纳米接触模型.该模型可以同时得到两球面轮廓随间距的变形过程及两球体间的粘着力和表面变形量随间距的变化规律,并且与现有的由原子力显微镜扫描实验所得到的结论相一致.     

用TEM和AFM方法研究猪皮胶原纤维在酶作用下精细结构的变化

通过透射电子显微镜(TEM)和扫描探针显微镜(AFM)相结合对猪皮纤维精细结构在酶作用下的变化进行了研究和定量分析，应用扫描探针显微镜并结合透射电子显微镜对酶处理猪皮的原纤维层次的精细结构进行了深入研究，对原纤维的三维结构信息在酶处理后的变化进行了量化表征，得到关于猪皮组织中原纤维、微纤维精细结构在蛋白水解酶作用下的主要变化特征的信息，并分析了其与酶脱毛工艺制成革力学性能的关系。     

应用于精密工程的宽范围原子力显微镜研究

本文描述了一种用于精密工程中超精密测量的宽范围原子力显微镜．当用管状扫描器工作时，测量范围可达２×２μｍ２，能获得原子级的分辨率．当用新开发的宽范围工作台扫描时，测量范围可为１４０×１４０μｍ２，分辨率可在１～１００ｎｍ之间调节．     

基于AT89S52的42M-1.8D步进电机自动控制系统设计

设计出一套能微纳米运动的42M-1.8D电机自动控制系统,可广泛应用于大部分原子力显微镜.在电机控制过程中,通过串口通信发送指令控制单片机采集探针输出的电压信号,并传送到计算机进行分析,实时监测电压信号的变化量,最终实现在参考电压自动控制电机启停.该系统可应用于多种相关原子力显微镜设备.     

扫描隧道显微镜中的扫描驱动器的特性改善

概述了扫描隧道显微镜的工作原理，介绍了采用压电材料的扫描控制方案及获取样品表面形貌信号的方法，给出了系统中的z扫描驱动器，xy扫描驱动器的非线性修正及动态特性的改善．并研制出一种可微机控制的精密高压调节器，与单片机数字系统相配合，形成一个完整的数字-模电路结合控制系统，用以实现扫描驱动器动态性能的改善．     

表面粗糙度和形状测量技术的最新发展动向

触针式表面粗糙度测量仪自发明以来至今，虽然基本测量原理没有多大变化，但近年来在高性能，多性能化以及降低价格，从一维测量三维测量等方面有了很大的进步。为实现高速，高精度测量，在非接触测量方面，采用了老针以及显微技术：例发，ＳＴＭ扫描遂道是微镜，ＳＥＭ扫描式电子显微镜，ＳＰＭ扫描式探针显微镜等。     

探针接收光强的龙贝格积分法

光子扫描隧道显微镜是利用光纤探针进行探测的。由于透过介质的光强并不会完全被光纤探针所接收,所以利用麦克斯韦方程组计算光纤探针接收光强是非常困难的,目前仍没有合适的方法。本找到了一种近似方法并在微机上进行数值模拟,得到一些计算结果,对于光子扫描隧道显微镜的实际探测具有一定的意义。     

空气中类原子力显微镜悬臂梁的微梁动力学分析

针对与原子力显微镜探针相似的微悬臂梁结构,利用宏观模拟微观的方法,研究了空气中微悬臂梁的动力学特性.首先,划分了微悬臂梁的振动阶段,并建立了振动过程中的动力学模型,然后利用JKR理论分析了微悬臂梁与基体表面发生接触变形的阶段.结果表明,空气中微悬臂梁的动力学特性分析应主要集中于存在液桥张力的阶段,并证实振动过程中基体表面有颈缩现象发生.最后,给出计算实例.     

近场扫描光学显微镜中光纤探针的成象原理与设计

介绍了新近发展的近场扫描光学显微镜系统中光纤探针的成象原理和作用,并从光纤探针的结构、截止频率的估算和耦合效率等方面对影响探针中成象信号传输的几个设计因素进行了理论探讨。