微纳探针定位操作技术试验研究

发布时间：2018-01-04 06:25

本文关键词：微纳探针定位操作技术试验研究　出处：《哈尔滨商业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：结合单探针与光纤光镊纳米操作方法的优缺点,研究了光纤探针传输激光照射AFM探针复合系统,其复合系统具有独特优势和发展潜力。同时有近场增强捕获纳米微粒的非接触、无损伤等优点,在操作过程中也存在难以控制操作位置的不足。采用双探针复合技术可以实现纳米级物体的定位操作。首先介绍纳米操作的起源,纳米操作可分为单探针二维推动操作、光纤激光光镊捕获操作和近场捕获操作三种。强调说明了前两种操作方法的缺点,主张采用近场捕获的原理,同时在系统上搭配AFM探针使用。微观空间近场操作纳米微粒的原理为光场辐照纳米微粒,在纳米微粒的表面形成一种局限于物体表面亚波长区域内的隐失场,利用这种隐失场继续辐照纳米微粒会在新的纳米微粒表面形成增强的隐失场,利用此增强隐失场可以操纵纳米微粒。通过AFM加工模块中向量扫描模式设定路线实现纳米级操作对象的定位移动。利用Comsol仿真软件对光纤探针和AFM探针分别进行仿真,分析其隐失场增强的影响因素。最后对双探针耦合系统进行仿真分析,找出提高隐失场强度的影响因素,为后续工作提供理论基础。分析AFM探针定位操作纳米微粒时微粒未能按照己设定路线运动和未能到达指定点处,根据AFM探针定位移动操作对象的理论模型分析操作对象移动情况。分别计算纳米级操作对象在移动过程中所受到的范德华力、毛细作用力、等一系列阻碍力,结合前人的光阱力计算方法得出微粒运动过程中力光阱力的大小。仿真实验需对各探针的结构参数和材料参数进行设定,同时需按一定条件设定仿真边界条件,分析制约AFM针尖处隐失场变强的影响要素。针对光纤探针的膜厚、出射孔径、双探针复合的照射距离、照射角度等因素进行仿真实验,对比出针尖处最大增强电场的因素,最后根据所得最优参数进行实验。针对AFM探针定点定位操作纳米微粒实验,首先应制备浓度适中的基底样品,然后利用AFM中向量扫描模块设定路径对纳米微粒进行操作。最后采用镀膜光纤探针传输激光照射AFM探针产生增强隐失场定位移动纳米级尺寸操作对象。微纳定位操作技术的研究为近场非接触纳操作提供了参考,对微纳结构的加工、制造以及纳米量级的微生物操作具有重要意义。
[Abstract]:Combined with the advantages and disadvantages of single probe and optical fiber optical tweezers nanometer operation method , the AFM probe composite system is studied . The composite system has the advantages of unique advantages and development potential . At the same time , it has the advantages of non - contact , no damage and so on . This paper introduces the origin of nano - particles , which can be divided into three types : single - probe two - dimensional push operation , fiber laser optical tweezers capture operation and near - field capture operation . In this paper , the influence factors of the force of the force in the process of particle motion are calculated according to the theoretical model of the AFM probe positioning , and the influence factors of the force of the force in the process of particle motion are calculated . The research of micro - nano positioning operation provides a reference for near - field non - contact operation , which is of great significance to the processing , manufacture and micro - organism operation of micro - nano structure .

【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB302;TB383.1

【参考文献】