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低噪声原子力显微镜系统设计
文献摘要：
原子力显微镜(AFM)以其极高的分辨率成为纳米技术研究中最重要的扫描成像和检测分析仪器.AFM系统探针与样品间机械回路长度是影响系统性能的关键因素,回路越长,系统越容易受到外界噪声干扰,导致探针与样品间的振动越大,振动会降低系统的成像质量和测量分辨率.因此,为了提升AFM系统抗干扰性能,对传统长机械回路系统进行优化改进,提出一种具有超短机械回路的 AFM系统设计方法,通过提升系统刚度,降低测量时的系统噪声.对AFM扫描头进行有限元仿真分析,验证设计的合理性;在仿真分析基础上搭建了实物AFM系统;最后在实物系统上测试了长、短机械回路系统在相同条件下的整体噪声水平,并对短机械回路AFM系统进行标准栅格样品扫描成像实验.实验结果表明:在0～800 Hz内,长机械回路AFM系统有明显的机械噪声,而短机械回路能够有效地降低系统机械噪声,接触模式下系统的均方根粗糙度为26 pm,表明该系统具有极低的噪声水平.并且短机械回路AFM系统能够对标准化的栅格样品实现25 μm X25 μm高精度扫描成像.该方法能够降低系统噪声水平,提升了系统亚纳米级测量精度,推动AFM系统向更高精度测量方向发展.
文献关键词：
原子力显微镜(AFM);扫描成像;低噪声;机械回路;光学测量系统
中图分类号：
作者姓名：
王硕;梁文峰;杨铁;于鹏
作者机构：
沈阳建筑大学机械工程学院,沈阳 110168;中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,沈阳 110016;中国科学院机器人与智能制造创新研究院,沈阳 110169
文献出处：
引用格式：
[1]王硕;梁文峰;杨铁;于鹏-.低噪声原子力显微镜系统设计)[J].微纳电子技术,2022(12):1360-1367,1387
A类：
机械回路
B类：
低噪声,原子力显微镜,AFM,纳米技术,扫描成像,检测分析,分析仪器,影响系统,系统性能,噪声干扰,成像质量,测量分辨率,抗干扰性能,长机,优化改进,超短,系统设计方法,提升系统,系统刚度,系统噪声,有限元仿真分析,噪声水平,栅格,机械噪声,粗糙度,pm,X25,亚纳,纳米级,测量精度,高精度测量,光学测量系统
AB值：
0.245998
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