基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器设计

基于激光干涉仪的精密工件台是电子束曝光机的关键设备。为了改进工件台控制器的运算速度．设计了一种基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器。本控制器由上位机接口、激光干涉仪测量系统接口、电机控制接口、手动面板接口和主处理器组成,以美国Xilinx公司Spantan3系列的FPGA芯片XC3s400为核心。实现控制器与上位机、激光干涉仪测量系统、伺服驱动系统、手动控制面板之间的数据交换和指令传递。完成工件台的精确移动。满足电子束曝光的定位精度和拼接精度的要求。     

扫描探针显微镜进行细胞扫描时探针对于细胞活性的影响

扫描探针显微镜(scanning probe microsope，SPM)是近几年发展很快的一种形貌表征仪器。它的一个突出优点是，可在溶液中以很高的分辨率对细胞活体进行观察。不同于光学显微镜，SPM是利用探针和样品之间的相互作用来扫描成像，探针对细胞有力的作用。这种作用力会在扫描过程中直接影响细胞的状态。为了研究SPM成像过程中探针作用力对于细胞的影响，我们用SPM的接触模式(contact mode)和敲击模式(tapping mode)对培养液中的生物活细胞进行了较长时间的扫描观察。结果显示，尽管接触模式SPM成像清楚，但长时间的扫描会造成细胞凋零；敲击模式SPM进行长时间扫描时也会造成细胞变形，而细胞会以新的形态来适应外力的影响。     

压电扫描器非线性校正的实验研究

针对扫描探针显微镜的压电扫描器提出一种非线性校正方法。利用双频激光干涉仪对压电扫描管的位移-电压曲线进行测量,设计非线性校正算法,修正控制电压以实现对压电扫描管非线性校正,将该方法应用于扫描探针显微镜。实验表明该方法能实现压电扫描器的非线性校正。     

CD-AFM在45 nm节点半导体芯片检测过程中的应用

本文介绍了关键尺寸原子力显微镜（CD-AFM）在半导体芯片制造中的应用。通过对比现有的半导体检测仪器与原子力显微镜的工作原理和检测方法,详细探讨了原子力显微镜在目前的半导体芯片45nm节点工艺关键尺寸检测中的优势地位。根据芯片在线关键尺寸检测的具体要求,提出了原子力显微镜急待解决的相关研究内容。     

PI参数自动寻优控制器设计

针对传统比例-积分-微分(PID)控制器参数整定困难的问题,提出一种新型比例-积分(PI)参数自动寻优控制器(SPO).先确定PI参数的取值范围,按一定取值间距建立PI参数的查找表;针对反馈跟踪控制的3个性能指标,包括上升时间、超调量和稳态误差,分别根据查找表的参数进行轮询式测试,建立3个独立的性能评价数据库;根据满意度函数映射和自动规则产生算法,将3个评价数据库分别用函数表示;为了综合考虑3个性能指标,使系统控制的整体性能达到最佳,引入了价格函数;最后通过基于层截面颗粒度分析的图形算法,寻找出最优的PI参数.在原子力显微镜(AFM)上的实验证明,本控制器能自动寻找出适合当前系统状态的最优PI参数,可避免由于人为经验因素对扫描成像造成的影响,从而取得更好的扫描图像.     

李家峡水电站泄水建筑物高速水流问题研究

本文对李家峡水电站三个泄水建筑物的试验研究中所涉及的一些高速水流问题,进行了综合分析与研究。着重对有压急弯段的体型设计及其压力分布特征;为克服由于急弯段给其后明槽流态带来的不利影响,对渥奇曲线的水力设计提出了计算“加速点”的新概念,所设计的渥奇曲线在流态,压力分布、等方面都是满意的。并把有压段与渥奇段的水力设计联系起来,构成一个有机联系相互协调的系统方法。经试验验证效果是满意的。此外,还对不平整度控制,掺气槽设计的缩尺影响,以及原型需气量的确定等提出建议。本文的研究成果可作为有压段水头60～80m,弯道转角在25°以下,进行水力设计的参考,     

新型盲文印刷系统

目前,盲文印刷是采用法国人布莱尔于1825年创造的由6点组成的点字符号构成的凸点字符群.     

大变幅相对淹没度下冲沙闸的水力特性试验

通过陕西汉江旬阳水电站冲沙闸的单体水工模型试验,研究大泄量、中低水头、大单宽和大变幅相对淹没度条件下,冲沙闸在消力池、护坦及基岩3种不同下游消能形式时的水力特性,特别是高淹没条件下的泄流能力设计、计算和大变幅相对淹没度hs/H0条件下的运行方式为泄洪或排沙时下游消能形式的选择。当泄洪时,下游水位高,hs/H0大,护坦和基岩消能形式较优,综合流量系数m′在0.298~0.329之间;当排沙时,hs/H0变幅大,适宜采用消力池消能形式。     

内齿形空间电极电流变阻尼器的电场仿真分析

传统电流变阻尼器的电场强度与电流变液流动方向垂直,在高速冲击大剪切速率工况下,电流变液的剪切速率使用上限无法进一步提高,限制了它在更高剪切速率区间的应用。为解决此问题提出的交指状电极结构,能够提供二维正交电场分量,其有效电场强度可用电流变液工作区间内各点位的电场平行分量与0.3倍的电场垂直分量之和来表示,此数值的最小值与该电场分布下的电流变液屈服强度成线性关联。在此基础上,本文进一步提出了一种内齿形空间电极电流变阻尼器,具有三维正交电场分量,即使在高速冲击下电流变液发生湍流,也能够在工作区间内有效地控制流体运动行为,提升电流变阻尼器在高剪切速率工作区间的电流变控制能力。本文使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对内齿形空间电场进行了仿真分析,系统地研究了空间电极几何参数对空间电场有效电场强度体积分的影响规律。仿真结果表明,电极间绝缘层厚度增加时,有效电场强度体积分的数值逐渐增大;电极长度增加,该值先平缓增长、在拐点后快速增加;随着正负电极交角有效值的增加,该值逐渐减小;电极对数增加,该值呈现上升趋势。上述结果符合电场平行分量能够增强电流变效应的假设。     

基于PLC的微焦点X射线源控制系统设计

X射线显微分析技术利用X射线的穿透能力,结合精密定位和数据反演技术,可以在微米甚至亚微米尺度上展现被测样品的内部结构、密度和缺陷等特征信息。该技术已然成为一种重要的物理分析方式,且被广泛应用于生命科学、材料学和先进制造等领域。微焦点X射线源是X射线显微分析系统的核心部件之一,其性能直接影响着系统的测试分辨率和效率。针对微焦点 X 射线源使用中安全防护升级、工作效率提升、控制精度提高的需求,设计一套基于PLC的微焦点X射线源控制系统,并介绍该系统具体的实现过程。采用JIMA分辨测试卡进行分辨率成像实验,实现了3 μm线对的分辨率,证实了该控制系统性能良好,能够满足使用需求。