SNOM压电扫描器非线性特征的测量与校正

扫描近场光学显微镜(SNOM)是基于非辐射场的产生和探测,能够实现超衍射极限分辨率的光学成像。但纳米精度的压电陶瓷扫描器的非线性始终是影响成像质量的关键问题。该文提出了改善SNOM系统中压电陶瓷扫描器的非线性特性的方法。在测得的压电陶瓷位移一电压关系的基础上,运用校正压电陶瓷非线性的方法,使压电陶瓷扫描器位移输出的线性度大幅度提高,相关系数从O．99提高到O．9999。实验结果表明,经过非线性校正,SNOM光学图像质量得到明显改善。     

用于扫描探针显微镜的复合型三维压电扫描器

三维压电陶瓷扫描器是扫描探针显微镜的关键部件。本文作者设计制作了一种复合型三维压电陶瓷扫描器,并对扫描器的性能进行了检测。当激励电压为±400V时其扫描范围达到13μm×13μm。其x,y方向的非线性度小于0.36％,z方向的非线性度小于0.14％。这种扫描器被用于扫描近场光学显微镜探测系统中。     

压电陶瓷管非线性校正

提出了一种简单、实效的压电陶瓷管非线性校正法。首先用迈克尔逊干涉仪分别测定压电陶瓷管的X向和Y向非线性曲线，然后求非线性曲线的拟合函数及其反函数，最后依此反函数通过设计原子显微镜（AFM）扫描程序给压电陶瓷管X、Y向施加非等差距的电压来产生线性位移。实验证明，此法能够有效地消除由压电陶瓷管的非线性引起的扫描图像畸变，从而有利于获得物体表面实貌的真实扫描图像。     

压电光学扫描器的驱动技术

详细分析了压电扫描器的电学特性及其对扫描特性的影响，设计出压电扫描器的驱动电路，能正常驱动压电扫描器实现大角度扫描，在低温条件下（１００Ｋ），扫描角度能达到３°以上，扫描频率为２０Ｈｚ。     

新型二维压电光学扫描器

介绍了一种新型二维压电光学扫描器的制备和工作原理,并利用有限元模型对二维压电光学扫描器作了振动模态的分析,最后采用激光多普勒干涉仪测量了二维压电光学扫描器的扫描频率和振动特性。实验表明,二维压电光学扫描器仅用2个双压电晶片驱动反射镜实现二维图像扫描,其器件加工简单,结构设计合理,同时适用于驱动器领域,实现二维驱动。     

压电扫描器系统中迟滞补偿器的设计

在自适应光学、空间光通信、激光加工等领域,激光扫描器是其中的一项关键器件.基于压电陶瓷叠堆的传统激光扫描器很难实现较好的线性扫描,为此设计了一种基于迟滞补偿器的压电扫描器.介绍了基于迟滞补偿器的压电扫描器系统组成,分析了压电扫描器中迟滞回线的修正原理及方法.利用经过迟滞补偿后的驱动信号驱动激光扫描器进行扫描,实验结果表...     

压电陶瓷在扫描隧道显微镜中的应用

本文简要介绍了扫描隧道显微镜的工作原理,较详细地介绍了扫描隧道显微镜中应用的压电陶瓷的几种结构形式及其特性。     

压电扫描器对SPM电场加工的影响

利用扫描探针显微镜(SPM)能够实现纳米级电子器件和机械器件的加工．压电扫描器是SPM电场加工中的重要部件，它实现了针尖的移动，使得SPM可在样品表面生成氧化结构．该文着重探讨了单管式扫描器的结构以及压电陶瓷特性对SPM电场加工的影响，分析了多种误差来源，并给出了相应的解决方法，这有利于进一步改进纳米加工系统，提高电场加工的精度和重复性。     

压电陶瓷驱动器迟滞非线性的改善方法

压电陶瓷驱动器在微位移定位方面被广泛应用,但压电陶瓷驱动器的迟滞非线性严重影响其定位精度,因此,介绍了各种改善压电陶瓷驱动器迟滞非线性特性的方法,并提出了用3次样条插值法和最小二乘曲线拟合法来实现压电陶瓷驱动器的精确定位,改善压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性,实验表明,以上方法可使压电陶瓷驱动器的定位误差小于5％.     

压电陶瓷扫描管在纳米加工中的应用

用一圆筒形压电陶瓷作三维微位移器，控制扫描隧道显微镜金属探针，利用场蒸发原理，实现了纳米加工。用Ａｕ，Ｃｕ和Ｎｉ等金属针尖在金表面制作了纳米尺寸的图案，汉字，其中组成这些图案和汉字的每个原子堆的直径约１０－４０ｎｍ，实验表现出非常好的可控性，重复性和稳定性。     

基于大景深三维扫描仪的机器人"手-眼"标定

针对机器人视觉对便携式三维扫描系统的大景深要求,利用Scheimpflug条件对像平面进行偏转,扩大了扫描系统的景深,并采用了一种将系统整个景深范围分段及进行分段校准的方法,提高了大景深三维扫描系统的测量精度;利用半径已知的球体作为参照工具,提出了一种新的机器人视觉“手-眼”关系标定方法,将姿态关系Rs与位置关系Ts解耦,使用线激光与球体的交线拟合圆恢复球心以及扫描球面拟合球心的方法,分别标定了扫描系统与机器人的旋转和平移关系,从而使机器人能够与扫描仪一起完成扫描任务,扫描精度可以达到0．2mm。实验结果表明,该方法具有精度高及稳定性好的特点。     

SPM微悬臂弹性常数校准技术

综述了扫描探针显微镜(SPM)的微悬臂梁弹性常数Kn的校准方法,主要包括物理尺寸法、动态测量法和静态测量法。物理尺寸法计算方便,可给出任何方向、任意形状的弹性常数表达式,但测量精度不高,适用于精度要求不高的场合;动态测量方法适用于任意形状悬臂,校准过程简单快捷,不易损坏悬臂;静态测量法采用外加设备如标准悬臂或者标准加压设备,操作过程麻烦,易损坏悬臂。但动态和静态测量法的精度较高,因此适用于要求提供精确力信号的场合。目前,静态测量法中采用标准弹簧校准的测量精度可达2%～5%,校准过程方便快捷,具有一定的发展潜力。     

纵扫描法计算全息扫描器的研制

介绍了纵扫描的计算全息扫描器的基本原理 ,并对此种扫描器如何调整扫描图形的位置、大小 ,以及优化扫描结果提出了一系列方法。给出了计算机模拟实验和相应的光学实验结果。对此种扫描器实现彩色曲线扫描以及同时实现多点扫描进行了一些探索 ,并用计算机模拟其扫描输出     

对径测量传感器的激光校准方法

对对径测量传感器的校准方法进行分析和研究,指出了当前手工校准方法存在的弊端和精度低的原因。提出了采用激光干涉仪进行对径测量传感器校准的新构想,实现了被测量到光程差的转化,设计了相应的差动校准测量光路,有效地消除了阿贝误差的影响,校准精度从原来的2.0μm提高到0.14μm,同时可得到被测传感器完整的校准曲线,实现了对径测量传感器的高精度、连续化、全自动校准。     

纳米测量技术研究现状与发展趋势

详细介绍了纳米测量系统的组成 :纳米传感技术、纳米扫描测试系统、信息处理与图像分析技术 ;综述了纳米测量技术国内外现状 ;在此基础上 ,提出了纳米测量需解决的关键技术及今后的发展方向。     

PZT压电纤维的制备及性能研究

以溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺制备的PZT陶瓷粉为原料,采用氧化物粉末装管法制备PZT压电陶瓷纤维.SEM分析显示,该陶瓷纤维呈圆柱型形貌,直径约为250 μm.分析了不同烧结温度下PZT陶瓷纤维的断面微结构及Pb含量变化,得出PZT陶瓷纤维的最佳烧结温度为1 000 ℃.XRD分析表明,此温度下烧结的陶瓷纤维呈单一的钙钛矿结构.实验结果表明,采用氧化物粉末装管法制备的陶瓷纤维大小均匀,结构致密,具有高长径比,克服了传统工艺不能制备结构致密的长纤维的缺陷.