微力传感器系统设计及在AFM中的应用研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengafei1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于测量范德华力制成的原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM),现在已经广泛应用于化学、物理、表面科学等微观领域。压电式传感器和执行器具有结构简单、响应速度快、高频适用性强、驱动和处理电路简单等特点,在精密位移,精密定位、声学及力学量的检测等方面已经得到了广泛的应用。压电微悬臂在AFM中的应用是近十年的研究工作,一般用于位移传感、力传感和高速反馈定位。本文研究了基于PZT双片压电悬臂的微力传感器特性,并对该传感器应用于AFM进行了初步探索。为了提取和检测双片梁微弱的压电信号,搭建了基于电荷放大模块与锁相放大模块的微弱信号检测模块,具有体积小、重量轻和使用方便等优点。结合双片压电微悬臂梁在AFM中的实际应用模式,对其进行了机械特性和电学特性的测试测量,包括微悬臂法向弹性系数测量、准静态传感特性分析、静态执行特性测试、执行传感集成的谐频响应特性测试和一阶固有频率检测,并利用压电双晶片对双片梁对样品表面形貌扫描的微力测试进行了模拟,验证了双片结构的压电梁在微力感知与微位移检测方面的适用性。压电陶瓷管扫描器是AFM中的核心器件之一,在AFM工作时完成对样品X、Y方向的扫描,为了精确控制其扫描偏移量,搭建了基于LabVIEW虚拟仪器技术的测试平台,对其X/Y方向的微位移进行了检测,根据等间隔扫描的工作特点,提出简易非线性校正方法,大大降低了位移滞回偏差。研究表明双片结构的PZT压电微悬臂梁由于集成了执行与传感能力,在微力感知与微位移检测方面是适用的。在现有工艺和测量方法的基础上,若继续改善梁尺寸结构提高其电荷位移分辨率,则最终可以代替传统微悬臂应用到AFM系统。
其他文献
WIMAX-TDD是基于IEEE802.16规范,采用时分双工模式的宽带无线接入网络。网络主要由基站和移动终端构成。基站监控系统是WIMAX-TDD宽带无线接入网络基站的一个重要组成部分。
本文通过对荣华二采区10
期刊
中国有87,000余座水库,建造于长江干流上的三峡大坝是世界上规模最大的水利工程,它在能源供给、防洪、航运、农业灌溉、旅游和渔业等方面起着重要的作用,象征着中国在世界经
随着晶体管特征尺寸进入亚微米/纳米级别,高速系统芯片集成度不断提高,信号转换速率日益加快,导致电源噪声越发严重,从而对印制电路板上电源配送网络(PowerDelivery Network,PDN)
mRNA的可变剪接是产生真核生物蛋白质组多样性及调控基因表达的重要机制之一。可变剪接在细胞生长、增殖、分化及凋亡等过程中发挥重要作用,已有研究发现异常的可变剪接与多种
学位
在研究平面有限孔径辐射问题时,常用的算法主要是基于Gabor变换理论并应用高斯波束求和算法来求解孔径辐射场的分布。高斯波束求和算法将平面有限孔径场分布近似地表示为一组
跳钩虾作为端足目中唯一具有陆生物种的类群,其起源与进化历史一直是甲壳动物研究中的焦点问题。本论文研究围绕广泛分布于西北太平洋沿岸潮间带与东亚内陆的板跳钩虾属(端足目
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种重要的医疗诊断技术,它能够对活体器官及组织进行非侵入式、无创式成像并获得详细的诊断影像,在临床上得到了广泛应用。对一些
近期,蛟河市文化馆以田宇为组长的调研小组共五人,对蛟河市农民摄影创作队伍进行了专题调研,在整个调研过程中,笔者认为,蛟河的农民摄影队伍的组建,是首例的,在全国亦是如此,