新型大扫描范围原子力显微镜的研究

研制了一种大扫描范围原子力显微镜(AFM)。设计了新的扫描驱动电路,使单幅图像的扫描范围大幅度提高;用步进电机和扫描器配合扫描,得到序列图像,序列图像拼接后获得大范围样品图像。实验结果表明,采用这一方法,在±150V 的电压驱动下,AFM 的扫描范围可增大到10 ìm?1 mm 的量级,同时保持 1 nm 量级的测试分辨力。     

便携式原子力显微镜扫描驱动器的设计与实现

设计了一种便携式原子力显微镜压电陶瓷管驱动器,该驱动器使用5～12V宽幅直流电源,产生+215V和±15V的电源供给高压放大模块和信号调理模块,可将输入的-10V～+10V控制信号,放大为-200V～+200V的电压驱动压电陶瓷扫描管,功耗仅为2W左右,体积为150mm×60mm,可以使用电池供电并连续工作7～8h。该驱动器是便携式原子力显微镜的一个重要模块,该模块功能的实现使原子力显微镜在工业现场和野外环境进行测量成为可能。     

原子力显微镜在合成膜表征中的应用

原子力显微镜(AFM)在其发明不久即应用于膜科学领域,并以其无可比拟的优势获得了广泛的应用．它不仅可以定性地表征膜的表面三维形貌,还能定量地研究膜表面的粗糙度、孔径大小和分布及球粒尺寸．综述了近年来原子力显微镜在合成膜表征中的应用,对其中几个重要方面进行了举例介绍．     

原子力显微镜及在膜科学技术研究中的应用

随着科学技术的进步 ,新型的观测仪器的出现为研究提供了先进的手段 .介绍了原子力显微镜的基本探测原理及在膜科学技术中的应用 ,由于原子力显微镜具有空前的高分辨率 ,为其在膜的表面形态与结构等的观测方面开启了一扇新的大门 .     

扫描探针显微镜的发展与应用

扫描隧道显微镜和原子力显微镜的发明大大促进了扫描探针显微镜的发展。本文介绍扫描隧道显微镜和原子力显微镜的基本工作原理、发展背景以及以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为基础衍生出来的各种扫描探针显微镜的应用。扫描探针显微镜是一种新的探测仪器，它在三维方向上的分辨率均可以达到原子量级的水平，因此在微电子学、微机械学、计量学、化学和生物医学等领域中有广泛的应用前景。     

压膜阻尼对原子力显微镜振动特性的影响研究

原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)在轻敲模式下工作时,随着探针针尖与样品距离的逐渐减小,空气压膜阻尼的作用随之增大。为研究压膜阻尼对原子力显微镜振动系统的影响,分别使用无针尖探针和微球针尖探针进行扫频实验,并基于振动理论将该过程简化,得到了两种不同的振动模型的系统刚度。在考虑压膜阻尼作用影响后,将微球针尖振动系统模型进一步简化为一维振子模型,并对压膜阻尼的影响进行讨论。实验表明空气压膜阻尼模型对于探针样品在微尺度下的作用过程是准确合理的。该结果对原子力显微镜轻敲模式研究具有重要意义。     

原子力显微镜的发展与表面成象技术

原子力显微镜（ＡＦＭ）因其具有超高三维分辨，非接触无损成像，显微倍率连续可调等特点，被誉为是目前国际显微宾重大在和现代表面分析技术的革命性能，通过采用ＡＦＭ对材料的表面实时扫描成象，获得更为真实而丰富三维图像信息，其在材料的表面科学研究领域中将人 应用前景。     

激光检测原子力显微镜的改进——振荡工作模式

针对一些特殊材料表面形貌的检测需要,在原有国产商用激光检测原子力显微的基础上,设计研制了适用性更广、功能更强的原子显微镜,在不提高驱动电压的前提下,采用改进的扫描管,将扫描范围从１５μｍ×１５μｍ提高到了５０μｍ×５０μｍ;改进了原有的微探针扫描模式,在探针施加一驱动的简谐振荡信号,使探针发生振荡。由于存在着表面的力梯度,,当样品距离发生振荡变化时,针尖振荡的振幅、频率和位相都会随之改变。用电子信     

激光检测原子力显微镜的改进——振荡工作模式

针对一些特殊材料表面形貌的检测需要 ,在原有国产商用激光检测原子力显微镜的基础上 ,设计研制了适用性更广、功能更强的原子显微镜。在不提高驱动电压的前提下 ,采用改进的扫描管 ,将扫描范围从 15μm× 15μm提高到了 50 μm× 50 μm ;改进了原有的微探针扫描模式 ,在探针上施加一驱动的简谐振荡信号 ,使探针发生振荡。由于存在着表面的力梯度 ,当样品与探针距离发生振荡变化时 ,针尖振荡的振幅、频率和位相都会随之改变。用电子信号反馈电路探测此变化 ,就能得到样品表面形貌的信息     

角度测量型原子间力显微镜

本作采用光学式角度传感器,制作了探针驱动式角度测量型原子间力显微镜（ＡＦＭ）,它区别于历来的原子力显微镜信号的位移测量方法,克服了以往测量方法对被测的尺寸、重量衣扫描速度的限制。     

液中测量型原子力显微镜的研究

简述了使用临界角角度传感器的探针驱动角度检出型ＡＦＭ的测量原理及在液体中进行测量的原理，并对在空气中和液体中的测量结果进行了分析比较。     

使用AFM测量纳米尺度线宽的不确定度研究

针对Nanoscope Ⅲ型原子力显微镜,进行了纳米尺度线宽测量的不确定度分析。提出一个线宽测量的误差校正步骤,确定并分析了影响测量结果不确定度的4方面因素。根据实验和测量过程,分析和计算得到被测样品的线宽值、不确定度分量以及合成不确定度。     

AFM扫描图像重构算法的改进

针对原子力显微镜（AFM）纳米成像中存在的失真问题,研究了通过探针建模实现AFM扫描图像重构方法.目前探针盲建模算法在重构AFM图像时存在较大误差,因此提出基于探针模型预估计的AFM扫描图像重构方法.该方法采用分区探针针尖建模,并通过基于该探针模型的反卷积运算实现AFM扫描图像重构,获得比较接近真实形貌的AFM扫描图像.文中介绍了算法的具体步骤,通过仿真和实验结果证明,该方法能够有效降低AFM图像重构时引入的误差,得到的图像更能反映样品表面真实的形貌.     

AFM常见针尖与试样面间力的计量研究

首先建立了原子力显微镜（AFM）针尖与试样面力学计量的物理模型，介绍了研究该问题的方法。根据Hamaker理论，利用微观连续介质法建立了AFM常见的圆锥型、四棱锥型和抛物面型针尖与试样面间的包含斥力的力学模型。经计算得到仿真结果，仿真结果与实验结果一致。     

基于石英音叉的扫描探针显微镜的设计与实现

介绍了基于石英音叉剪切力模式的扫描探针显微镜系统(Scanning Probe Microscope, SPM)的设计和实现.系统由基于PC104总线的工业主板、ATmega16电机控制模块、高压驱动模块、数据采集和前置信号处理模块组成,在TCP/IP和RS232通信协议的基础上通过自定义上层通信协议完成各模块之间的连接.由于采用了模块化设计和工业化标准,该系统可稳定工作于工业现场,用于加工件表面质量的测量、集成电路缺陷检测、材料瑕疵分析等.     

采用原子力显微镜表征羟基磷灰石的形貌

为研究人工合成羟基磷灰石粉体在烧结过程中的表面形貌和粒度的演变,采用X射线衍射和原子力显微镜等手段,研究羟基磷灰石粉末的压制样品在高温炉中经不同温度下烧结后的颗粒形貌和粒度的变化。结果表明,烧结温度和烧结时间对表面形貌和晶粒粒径演变都有影响,而且晶粒粒径符合粒径长大的物理机制。     

扫描隧道显微镜在材料分析中的应用

主要介绍了扫描隧道显微镜在材料的相变过程、材料表面腐蚀过程、纳米材料的组织结构等表面分析中的应用，并具体列举了扫描隧道显微镜在高分子材料聚集态结构分析中的几个实际应用例子。     

光子扫描隧道显微镜测量折射率图象的初步研究

光子扫描隧道显微镜（ＰＳＴＭ：Ｐｈｏｔｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）测得的图象不仅与形貌有关,而且与贯穿整个样品的光学参数有关,即有可能用它获取样品折射率图象。本文在理想情况下运用多层薄膜理论,分析了ＰＳＴＭ中各种参量（样品层折射率ｎ１,厚度ｄ１,入射角θ０）对折射率测量的影响。结果表明在适当的样品厚度ｄ１（ｄ１≤λ／８）,能达到较大灵敏度,且无明显假象,结论可供