恒功率平面热源法智能热物理参数测试系统

本文介绍了一种采用恒功率平面热源法测试热物理参数的智能化系统。论述了系统测试原理和软硬件结构。该系统具有测量准确度高、自动化程度高和操作方便等特点。测试结果表明,导热系数和导温系数的测试误差均小于±4%。     

利用显微激光多普勒测量纳米梁的残余应力

采用基于显微激光多普勒(MicroLD)技术的共振频率法,测量了纳米梁谐振器的残余应力。首先,根据梁的横向弯曲振动理论建立了轴向力作用下固支梁的振动偏微分方程,并根据轴向力的拉压性质解得方程的唯一解形式。随后,由被测梁的应力状况确定可采用最优化方法或数值迭代方法计算残余应力值,并提出结合有限元模态分析方法验证计算结果的正确性。最后,采用MicroLD测振系统对SiC-W固支梁谐振器的幅频响应特性进行了测试。计算结果表明,被测的一组梁的平均残余应力分散性较大,说明加工工艺不能消除结构内的残余应力,且不能控制残余应力的均匀性。     

三维一体化超微定位系统的研制

本文设计并研制了以柔性铰链为弹性导轨、压电陶瓷为驱动器的三维一体化超微定位机构,并以激光干涉仪微位移检测装置和微机控制系统构成了数字闭环控制的三维一体化超微定位系统。     

基于弯曲测试技术的纳米梁厚度的精密测量

针对广泛应用的扫描电镜和台阶仪在测量纳米厚度时存在的破坏性和近似性等局限性,提出了一种基于弯曲测试技术实现纳米梁厚度精密测量的方法．该方法的核心思想是悬浮结构在载荷的作用下产生初始弯曲直至其下表面与衬底接触的过程中形成的载荷一位移曲线会出现斜率明显不同的两个直线段,其交点代表了悬浮结构下表面与衬底之间的初始接触,由此可测量出该悬浮结构下表面与衬底之间的间隙,从而间接得到结构的厚度值．分别采用原子力显微镜（AFM）和纳米压痕仪作为测试平台对单晶硅固支纳米梁进行了厚度测量,两种测量仪器得到了一致性较好的测量结果．讨论了测量随机误差、系统误差以及数据计算误差等对测试结果的影响和相应的误差降低方法．     

计量型AFM力曲线功能的开发及其在纳米振动测量中的应用

提出了一种在计量型原子力显微镜（AFM）上开发力曲线功能模块的方法.通过在计量型原子力显微镜上增加可调三角波发生器、信号切换和缓冲电压保护电路,对计量型原子力显微镜的内部驱动信号和外加驱动信号进行了平滑切换,避免了原子力显微镜压电陶瓷驱动器的剧烈变化,实现了计量型原子力显微镜的力曲线功能.采用开发的力曲线模块绘制了计量型原子力显微镜的力曲线图形,基于力曲线功能测量了纳米梁谐振器的离面振动特性,并与显微激光多普勒测振仪的测振结果进行了比对,实验结果表明本文提出的方法和建立的系统是正确的.     

基于AFM湿度对表面粘着力影响的研究

微观表面力测量技术已经成为研究微观界面物理、纳米材料和纳米机械学等领域的重要手段,本文介绍了利用原子力显微镜(AFM)进行固体表面长程粘着力的测量,并分析了在大气条件下,不同湿度对表面粘着力的影响.     

STM在大气下的电场加工作用研究

阐述了大气状态下STM在Au和Ti表面的电场加工实验,实时监测了实验中探针和样品间的电流变化,通过对实验结果的分析和研究,相应的作用机理确定为电场诱导的接触和化学反应,当在探针－样品之间施加电脉冲时,Au和Ti表面上纳米点结构的形成显示出相似的特征,一是点结构的形成具有随机性,二是只有在探针和样品之间的电流发生极大的波动时才能产生可分辨的点结构。在Au 和Ti表面分别施加渐变电压时,Au表面将不会形成点结构,而在Ti表面则生成形状大小与电压幅值成正比的坑状结构,另外,证实了相对湿度对电场诱导化学反应的影响。     

深度图像合成的主次缝合线方法

在提出“主次缝合线”概念的基础上,本文研究了一种新的深度图像合成算法,本算法首先找到位于两个视图上的“主缝合线”MSL和“次缝合线”SSL。局部三角化MSL和SSL上的采样点并结合两个视图中保留区域内的三角化网格,就可得到两个视图对物体的无冗余表达,文章最后对算法的复杂度进行了分析并用实验加以验证。     

基于隧道效应的纳米级振动检测及补偿

微振动是提高纳米测量精度的主要障碍,为了减小微振动在STM测量中的影响,需要对微振动进行隔离和检测．因此,抗振、隔振及振动补偿技术成为了纳米测量领域的一大分支．设计了基于隧道效应的纳米级振动传感器,该传感器具有很高的灵敏度和分辨力,并用设计的振动传感器进行了纳米级振动检测试验．在隧道状态下．观察隧道间隙对外界微振动的响应情况,并用测量结果实时对STM测量进行补偿．结果表明,基于隧道效应的测振传感器具有很好的响应特性和良好的幅频特性,并且可以进行STM的振动补偿．     

基于锁相放大技术的激光超声信号处理电路的设计

利用激光声表面波(SAW)技术对膜材料机械特性的测量(如杨氏模量、密度、厚度等)已得到了越来越广泛的应用。但激光激发激光检测声表面波(LG/LD-SAW)的频谱带宽较宽(达几百兆到GHz),一般的检测方法难以在如此高的带宽下对其进行检测。设计了一种基于锁相放大(LIA)原理的微弱信号处理电路,通过应用一特殊的去噪电路,能在很宽的频谱(GHz)范围检测微弱信号,并将其从噪声信号中提取出来。