扫描探针显微镜及其在光盘开发中的应用

本文简要介绍了扫描探针显微镜的原理和技术特点,并详细地阐述了它在光盘研究与开发中的应用。一、扫描探针显微镜扫描探针显微镜(ScanningProbeMicroscope),简称SPM。SPM技术是80年代发展起来的一种突破性的     

DSP与CPLD在扫描探针显微镜中的应用

扫描探针显微镜(Scanning Probe Micmscope,SPM)经过二十多年的发展,已进入成熟期:应用最新的计算机软硬件技术实现SPM控制的优化及性价比的提高是该领域目前的研究热点之一.本文主要介绍DSP和CPLD在SPM控制系统的应用,并详细论述了具体的设计方案及软硬件的实现.通过采用将先进的DSP与小规模的CPLD相结合的方案,研制了一套新颖的SPM控制系统.测试表明该系统具有性能稳定、功能可扩展等显著特点.     

适用于原子力显微镜先进扫描模式的学习控制系统

原子力显微镜(AFM)是进行纳米测量和操作的一种重要工具.针对原子力显微镜系统,论文提出了一种基于学习控制的先进扫描模式.具体而言,首先构造了一种适用于AFM的学习控制系统,它由对于扫描管动态特性的最优逆补偿环节和对于样品表面特性的学习算法两部分组成.然后,针对测量过程中扫描线之间的偏移,通过将常见的比例-积分控制算法与这种学习控制相结合,实现了一种基于学习算法的先进扫描模式.论文将这种模式应用于周期性样品来测试其性能,仿真和实验结果表明它可以显著提高测量的速度和精度,同时将样品与探针针尖的距离控制在一个合理的范围之内,以避免损坏样品或探针.这种先进扫描模式可以应用于对快速生物过程的实时监测,同时也可以用来完成重复刻写等纳米操作.     

基于DSP的数字PID控制在SPM中的应用

首先介绍了以DSP为核心搭建的扫描探针显微镜（SPM）的硬件基础,进而利用DSP代替模拟PID控制器的常规电子线路,并采用相应PID软件程序的控制,从而实现了针对于SPM系统的数字PID控制方案。该控制方案使得SPM在扫描过程中可以通过自定义算法来进行信号控制和调节,从而克服了以往模拟量PID控制系统灵活性差、不易维护和升级等缺陷。     

TMAH溶液中的(110)硅各向异性湿法腐蚀及其在不同添加剂下的腐蚀特性研究

研究了TMAH溶液中(110)硅片在不同几何形状掩膜窗口下的各向异性湿法腐蚀行为,探讨了(110)硅在TMAH与不同添加剂(过硫酸铵、异丙醇等)构成的腐蚀系统下的腐蚀特性.利用场发射扫描电子显微镜(SEM)观测(110)硅的腐蚀坑腔结构,利用扫描探针显微镜(SPM)测量(110)硅腐蚀的表面粗糙度.结果表明:(110)...     

基于概率分布区间的纳米操作机器人路径规划

在原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)机器人化纳米操作中,由于探针在任务空间中位置不确定性随着时间和探针移动的增加而逐渐增大,使得探针无法精确定位,导致纳米操作效率低下.针对此问题,本文参考宏观机器人利用路标定位的策略,提出基于概率分布区间的探针路径规划方法,在分析路标观测中探针定位精度的基础上,通过定义概率分布区间规划探针扫描路径以及观测距离,建立路标邻接矩阵.然后使用Dijkstra算法和蚁群算法对纳米操作的探针进行路径规划.仿真与实验结果验证了该方法的有效性.最后针对任务空间中缺乏路标的情况,提出主动配置路标方法,进一步有助于推动AFM纳米操作在微纳器件装配中的实际应用.     

一种基于临近点集数据融合的AFM动态成像方法

原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)是纳米技术和纳米操作领域中最重要的研究工具之一. 本文针对扫描成像的原子力显微镜, 提出了一种改进的AFM动态成像方法, 该方法分析了AFM系统中样品与针尖之间的非线性力对成像精度的影响, 通过对扫描过程中获得的成像数据进行融合滤波, 有效地提高了快速AFM的成像精度. 具体而言, 论文首先分析了原子力显微镜当前成像方法存在的主要问题, 然后针对在高速扫描或者样品形貌高度有突变时, 因AFM系统中非线性因素而引起的成像误差, 提出了一种基于临近点集数据融合的改进动态成像方法, 以提高AFM对于样品表面形貌的成像精度. 最后分别利用原子力显微镜仿真平台数据和实验数据, 验证了本文提出的改进成像方法的性能.     

DNA在SiO2纳米粒子薄膜表面的单分子行为研究

基于应用全内反射荧光显微镜,利用YOYO-1标记的λ-DNA分子作为探针研究了SiO2纳米粒子薄膜的表面性质,在不同的pH值下,考察了pH值对单个DNA分子在其表面行为(自由运动和吸附)的影响,并采用接触角(CA)和原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)表征了SiO2纳米粒子薄膜表面的性质.实验表明,随着pH值的降低,DNA分子在其表面的吸附率随之增大.DNA分子在SiO2纳米粒子薄膜表面的吸附行为是静电作用和疏水作用共同作用的结果,但是起主导作用的是疏水作用.此外,相同pH值下,与文献中报道的DNA在玻片上的吸附率相比,DNA在SiO2纳米粒子薄膜表面的吸附率要大得多,这是由于SiO2纳米粒子的比表面积大,表面活性位点多,且疏水性能强的缘故.     

基于DSP的SPM反馈控制器设计

反馈是扫描探针显微镜控制的核心技术，但目前SPM通常使用基于模拟电路的反馈，因而基于数字信号处理器的数字反馈控制器具有较高的实用价值。该文设计了一种基于DSP的SPM数字反馈控制器，并介绍了其软硬件的设计及算法的改进。测试表明，该反馈控制器功能正常，稳定性和灵活性比模拟反馈控制器有较大的提高。     

无线网络拥塞控制最新研究进展

描述了已有的TCP拥塞控制技术的内容和特点,仔细分析了在现有无线网络中实施拥塞控制算法所涉及的技术难点及不足,对各种算法的改进、性能等相关问题进行了比较性研究;并根据目前最新的研究情况,提出把控制与优化理论引入到无线网络拥塞控制中的思路,最后总结出进一步的研究趋势和方向。     

Technical feasibility analysis of utilizing special purpose machine tools

Special purpose machine tools (SPMs) are primarily used for performing drilling-related operations and are widely used in mass production including automotive component manufacturing. Utilization of SPM is considerably widespread; however, this technology is relatively new and expensive. The important problems facing manufacturing industries wishing to utilize this technology is feasibility analysis to decide whether a SPM can be utilised for production of the given part and if it is feasible which SPM components would be appropriate. Since the cost of utilizing SPM is high, feasibility analysis must be performed before any investment on detailed design. This paper proposes a technical feasibility analysis method which assists in deciding whether SPM is applicable for machining a given part to achieve the highest productivity. The method is based on the framework which consists of relations between the desired part properties to the characteristics of the SPM components. These relations are captured as rules and constraints in an intelligent system which is implemented in Visual Basic. Applying the proposed method to a number of industrial parts shows that it is a very useful tool in deciding when SPMs should be utilized.     

控制科学与技术的发展及其思考

简要介绍了控制科学的发展状况;讨论了传统控制理论在解决实际问题中的一些局限性以及控制科学当前面临的挑战;阐述了控制科学与人工智能和认知科学等新兴学科的结合将对处理复杂系统和社会经济中的一些重大课题提供有价值的科学理论和方法;强调了控制科学的进一步发展仍然要依赖于重大需求导向,使其在我国信息化带动工业化和现代化的进程中发挥重要的作用.     

数字技术与控制理论发展的思考

论述了国内外自动化科学与技术的发展动态,结合北京科技大学机器人研究所20年来的技术开发与控制理论的研究探索,提出了数字技术与控制理论发展的思考,     

第四代仪器——三层网络化仪器概念的提出

科学仪器是高新技术的前沿技术,是信息获取的主要技术手段,是信息技术的关键和基础,是信息产业的源头和重要组成部分。论文回顾了科学仪器的发展历程以及按仪器的软硬件特性把科学仪器进行划代,提出下一代科学仪器的概念及其理性模型。     

云时代的网络运行模式与视控科技创新

随着社会经济的不断发展,科学技术取得了很大进步,人们生产、生活对信息数据处理技术的需求日益增多.云时代已然成为我国计算机互联网新的发展方向.人们的生活方式也会随之发生变化.目前,对云时代的网络运行模式与视控科技创新的研究日益增多.成为了我国网络技术创新研究中的重要课题.对我国社会经济发展与人民生活水平提高起着至关重要的作用,本次研究将从云时代的网络运行与视控科技创新两大方面进行深入分析与探究.     

Wafer- and piece-wise Si tip transfer technologies for applicationsin scanning probe microscopy

A novel tip transfer technology is proposed for applications in scanning probe microscopy (SPM). The technology is based on the concept of fabricating tips on an independent wafer and transferring them onto the target wafer. The transfer is also feasible on a full 4-in wafer scale. This is especially attractive for postprocessing CMOS wafers, e.g., for atomic force microscopy chips with integrated electronics. A yield of more than 90% has been achieved in a first experimental set-up. Moreover, a piece-wise tip transfer onto a free-standing cantilever is also shown. During this transfer, the tip is completely encapsulated in a resist post and, hence, protected against mechanical impact. This technology can be applied not only to SPM probe fabrication but also to create a new kind of MEMS device     

光整机液压辊缝自动控制系统的优化应用研究

本文对镀锌铝生产线光整机在合辊时钢带容易起皱的实际工程应用问题进行了控制系统优化改进应用研究.首先分析了液压压下四辊光整机结构原理、液压压下伺服控制系统组成及原理以及系统的硬件构成.然后在分析光整机控制系统应用性能基础上,针对合辊时钢带容易起皱的问题,进行了控制系统的优化改进设计,并在原有S7-400CPU控制系统上编...     

Human-computer interaction in the new process technology

Systems technology has been changing its targets. This paper reviews human interaction issues in systems technology and discusses human-computer interaction in plant operation. Human-centered automation in the process industry requires the fusion of computer technology, observations in cognitive science and cooperation technology. Cooperative human-computer interaction is a solution for an intelligent manufacturing system.     

基于姿态闭环控制的球面并联仿生眼系统设计与研究

提出了一种基于姿态反馈的球面并联机构闭环控制方法,有效地解决了该机构输入与输出之间复杂的3维非线性强耦合映射关系给构建闭环系统带来的问题.同时将球面并联机构应用到机器人眼设计上,制作了类似人眼运动特点、比人眼尺寸略大、具有控制和视频信号接口的仿生眼实物;基于数字信号处理器(DSP)的控制系统实现了逆解和闭环控制算法的实...     

基于信息安全控制原理的安全网格技术

伴随科学技术的发展,网络在人们生活中运用的频率也非常高,由此引发的网络安全问题也越来越多。近年来,信息技术不断发展,信息网络既包括计算机网络,也包括互联网技术。本文主要针对基于信息安全控制原理的安全网格技术进行分析和探讨。