新型多扫描器原子力显微镜技术及系统

发布时间：2016-12-06 12:01

  本文关键词：新型多扫描器原子力显微镜技术及系统，由笔耕文化传播整理发布。

《浙江大学》 2013年

新型多扫描器原子力显微镜技术及系统

桑青  

【摘要】：微纳米技术越来越成为当今世界科技发展的前沿之一,对现代科学技术的发展和社会进步起到重大的推动作用。原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)等超高分辨率仪器已经成为纳米领域里不可缺少的重要工具,尤其是AFM因其不受样品导电性能的限制而广泛应用于物理学、化学、生物学、医学、微电子学、光学与精密机械及微纳米技术等领域。 目前,世界上大多数常规AFM,其探头都采用单一的扫描器及单一扫描方式,因而在性能和技术指标方面均存在局限性,为此,本文发展了一种多扫描器AFM扫描新方法,包括三管式压电陶瓷扫描控制、叠层式压电陶瓷扫描控制和步进扫描台与压电反馈控制,并在此基础上研制出了一套多扫描器AFM系统。该系统采用样品扫描和探针扫描相结合的检测方法,既可以实现轻小型样品高精度微纳米检测,也可同时实现较大或较重样品的微纳米检测。 本文分别从理论方法、系统设计以及实验技术等方面对该AFM系统进行了详细阐述,本文的主要研究内容及工作如下： 首次提出了一种可同时提供探针和/或样品扫描方式的扫描新方法。该扫描新方法包括三种探针和/或样品扫描方式,可在保持纳米级扫描精度的同时,对不同尺寸、不同重量的样品实现几微米至几十微米级的单幅图像扫描范围,以及一百微米至毫米级范围的图像拼接,克服了常规AFM的局限性,为实现各种尺寸与重量的微纳米样品的高精度、大范围、多扫描方式微纳米扫描成像提供了新途径。 研究和发展了一种新型多扫描器AFM系统。其探头由三个扫描器组成,包括三管式压电陶瓷扫描控制器、叠层式压电陶瓷扫描控制器和步进扫描台及压电反馈控制器,分别对应于三种探针和／或样品扫描方式。在此基础上成功研制了新型多扫描器AFM系统。该系统运行平稳,性能良好,既能实现小样品小范围高精度扫描,也能实现大样品较大范围较高精度扫描,更能实现大尺寸大质量样品的大范围扫描,可望在微纳米检测、微纳米加工制备及微纳米操控等领域得到广泛应用。 利用本系统对多种样品进行了AFM扫描实验研究。包括对轻小样品的小范围高精度扫描、大样品的较大范围较高精度扫描以及对大尺寸大质量样品的大范围扫描,也开展了本系统的选区扫描实验,得到了良好的实验结果。实验结果表明,本文研发的多扫描器AFM系统,具有稳定良好的性能,可实现不同条件不同需求下不同样品的多样化检测,可完全满足科研及工业等领域对不同尺寸和质量样品的不同扫描检测范围和精度的需求。

【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH742
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 薛实福，刘永生，，李庆祥，高宏，徐毓娴，于水;原子力显微镜的力传感器[J];电子工业专用设备;1995年03期

2 陈大任;压电陶瓷微位移驱动器概述[J];电子元件与材料;1994年01期

3 张冬仙;章海军;林晓峰;何玉琳;;多孔氧化铝薄膜的纳米结构和光谱特性研究[J];光谱学与光谱分析;2006年03期

4 吴宏鑫,沈少萍;PID控制的应用与理论依据[J];控制工程;2003年01期

5 韩皖贞,于德敏,周聪玲,王永强,许增朴;FTP法三维轮廓测量系统的快速标定技术[J];天津轻工业学院学报;2001年04期

6 李云霞;曾毅;钟瑞艳;郭涛;;基于SIFT特征匹配的图像拼接算法[J];计算机技术与发展;2009年01期

7 张德添,何昆,张飒,杨怡,周涛,张学敏,赵晓光,薛燕;原子力显微镜发展近况及其应用[J];现代仪器;2002年03期

8 袁哲俊;纳米科学和技术的新进展[J];制造技术与机床;2004年08期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭冬勇,赵德国;纳米材料的现行测量技术[J];安徽教育学院学报;2002年06期

2 董汇泽;杨君丽;鲁云;;纳米TiO_2光催化剂对藏茵陈种子萌发能力的影响[J];安徽农业科学;2009年22期

3 董汇泽;杨君丽;李会山;;超声辅助光催化对川西獐牙菜种子萌发能力的影响[J];安徽农业科学;2010年31期

4 余龙;费正新;;CuO-SnO_2纳米粉体制备及其气敏元件气敏性能研究[J];兵器材料科学与工程;2006年06期

5 卢启柱,张克勤,郑绳楦;高分辨率光纤位移传感器[J];半导体光电;1997年05期

6 张楷亮,刘玉岭,王芳;半导体器件的发展与固态纳米电子器件研究现状[J];微纳电子技术;2003年01期

7 汤学华,尤政,杨建中;谐振式隧穿磁强计的理论研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期

8 郑明波,曹洁明,唐璐,常欣,邓少高,马贤佳,还大军,陶杰,徐国跃;自组装与纳米技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期

9 万青,丰平,王太宏;零维和一维半导体纳米结构[J];微纳电子技术;2004年12期

10 苏景云;原子力显微镜微悬臂变形位移的理论计算[J];微纳电子技术;2004年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 方勇纯;;基于学习控制的AFM快速扫描模式研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

2 于杰;方勇纯;张玉东;董晓坤;;用于AFM快速成像的变速扫描方法研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

3 尤政;;微米／纳米技术[A];第二届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2002年

4 李星国;;纳米材料研究及其应用[A];第三届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2003年

5 祖丽华;李青山;;聚(丙烯腈-乙酸乙烯酯)／黄粘土纳米复合材料研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年

6 刘柱;周明顺;朱新河;郭祖平;盛进路;;燃油纳米化装置在船舶柴油机上的台架试验研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

7 郭俊杰;黄卫清;;一种新型的超声波/声波钻探器[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年

8 王艳宾;陈完年;王小东;王大承;;基于PID算法的压力控制系统综述[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年

9 陈大任;朱梅根;张望重;;电控应变高线性度多层独石式压电微位移器的研制[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年

10 周春华;袁书强;高娃;张存信;;隐身材料技术研究进展及发展趋势[A];2006年全国功能材料学术年会专辑（Ⅲ）[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵明利;多频率超声辅助磨削纳米氧化锆陶瓷表面/亚表面损伤机理研究[D];河南理工大学;2010年

2 卫秀成;核壳结构纳米功能复合材料的制备、结构及性能研究[D];兰州大学;2010年

3 李兵云;粉单竹SCMP漂白中木素结构变化及生物酶改善漂白性能的研究[D];华南理工大学;2010年

4 毛志清;玻璃纤维及碳纳米管增强高分子复合材料研究[D];南京大学;2010年

5 闫妍;充流多壁碳纳米管的动力学特性研究[D];昆明理工大学;2008年

6 刘超;激光光热驱动技术与微型光热驱动机构研究[D];浙江大学;2010年

7 李英德;单分子电子器件的理论研究[D];山东师范大学;2011年

8 王韵芳;钛硅复合氧化物的制备及在微污染水处理中的应用研究[D];太原理工大学;2011年

9 王卓;A（Fe_(0.5)B_(0.5)）O_3（A=Ba，Sr；B=Nb，Ta）陶瓷的巨介电效应及其调控[D];浙江大学;2010年

10 金云霞;Cu/Ag掺杂氧化锌纳米材料的制备与高压物性研究[D];吉林大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 商亮亮;先进PID算法研究及其在开口闪点仪温控系统中的应用[D];山东科技大学;2010年

2 孟晓辉;羧甲基壳聚糖自组装膜的制备及AFM表征[D];郑州大学;2010年

3 李强;水合肼液相还原法制备纳米铜粉的研究[D];大连理工大学;2010年

4 张竞;一维取向纳米ZnO阵列的制备及其在纳米发电机中的应用[D];辽宁师范大学;2010年

5 刘玲玲;一维N掺杂β-Ga_2O_3纳米线的制备及特性研究[D];辽宁师范大学;2010年

6 张欢;一维ZnO半导体纳米线的制备与场发射特性研究[D];辽宁师范大学;2010年

7 程士润;稻秸秆提取纤维农用非织造地膜的研究[D];安徽农业大学;2010年

8 路绍琰;碱式硼酸镁晶须和六方片状氢氧化镁的水热制备及表征[D];中国海洋大学;2010年

9 楚会娟;PS胶体球的制备及其模板的应用研究[D];中国海洋大学;2010年

10 吴辉;镍盐的水热合成及其包覆研究[D];湘潭大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵毅;杨德仁;阙端麟;;多孔硅/多孔氧化铝与DBO-PPV复合光致发光特性研究[J];材料导报;2004年01期

2 张亦奕;牟建勋;邵志峰;;原子力显微镜在结构生物学中的应用[J];电子显微学报;1996年Z1期

3 赵清亮,王景贺,李旦,董申;扫描探针显微镜的最新技术进展及应用[J];电子显微学报;2000年01期

4 张英鸽,王琛,赵德禄,白春礼,林樟,田芳,苏明;乙酰胆碱酯酶分子的原子力显微成像[J];电子显微学报;1999年01期

5 林璋,王琛,冯喜增,白春礼;亚精胺诱导DNA凝聚的有序性的AFM研究[J];电子显微学报;1999年01期

6 张冬仙,章海军,李博,黄峰;新型原子力显微镜的研制及其应用[J];光子学报;2002年01期

7 吴宏鑫,刘一武,刘忠汉,解永春;特征建模与挠性结构的控制[J];中国科学E辑:技术科学;2001年02期

8 郜涛,孟国文,张立德;多孔氧化铝薄膜的紫外光致发光[J];科学通报;2003年06期

9 王爱华,管荻华,周维亚,王刚,解思深;多孔氧化铝有序膜的制备研究[J];无机化学学报;2002年05期

10 徐正光;田清;张利欣;;图像拼接方法探讨[J];微计算机信息;2006年30期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴浚瀚;成英俊;戴长春;黄桂珍;谢有畅;龚立三;白春礼;;激光检测原子力显微镜的研制[J];科学通报;1993年09期

2 王牡;蔡继业;;原子力显微镜在生物分子力学性质方面的研究[J];现代科学仪器;2010年01期

3 陈代谢;殷伯华;林云生;初明璋;韩立;;大范围扫描原子力显微镜自动调平控制技术[J];仪器仪表学报;2011年01期

4 王岳宇;赵学增;;补偿压电陶瓷迟滞和蠕变的逆控制算法[J];光学精密工程;2006年06期

5 杜珊;原子力显微镜相位象的理论和应用[J];云南师范大学学报(自然科学版);2005年04期

6 杨金涛;徐文东;;针尖扫描原子力显微镜的光点跟踪设计[J];中国激光;2006年01期

7 赵学增;王岳宇;;考虑摩擦力及试样表面倾角的原子力显微镜扫描模式[J];机械工程学报;2009年04期

8 陈英飞,章海军;基于AFM的微位移测量新方法研究[J];光学仪器;2005年04期

9 伏霞;刘超;章海军;;气/液两用型原子力显微镜及其应用研究[J];光学仪器;2008年05期

10 国立秋,王锐,徐化明,梁吉;碳纳米管针尖制造的关键技术研究[J];中国机械工程;2005年13期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 方勇纯;;基于学习控制的AFM快速扫描模式研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

2 张坤;齐浩;任兆玉;陈文芳;刘颖;艾霞;;UV诱导的细胞DNA损伤检测[A];第七届全国光生物学学术会议论文摘要集[C];2010年

3 杨金涛;徐文东;;原子力显微镜系统中的光点跟踪设计[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年

4 孙剑楠;季宇彬;汲晨锋;;羊栖菜多糖(SFPS-B2)的原子力显微镜观察[A];2008年全国糖生物学学术会议论文摘要[C];2008年

5 叶志义;杨学恒;靳平;;P-selectin/PSGL-1分子间相互作用的原子力显微镜研究[A];重庆市首届工程师大会论文集[C];2004年

6 蒋俊光;蔡明军;郝先;单玉萍;王宏达;;活细胞膜蛋白定位的分子识别原子力显微镜研究简介[A];东北三省生物化学与分子生物学学会2008年学术交流会论文摘要[C];2008年

7 叶志义;张丽;范霞;;原子力显微镜研究加载速率对细胞弹性的影响[A];第九届全国生物力学学术会议论文汇编[C];2009年

8 李学丰;张高勇;董金凤;周晓海;洪昕林;严肖慈;罗明道;;原子力显微镜研究囊泡在云母表面形成的结构[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年

9 张亦奕;贺节;商广义;姚骏恩;;原子力显微镜及应用[A];第八次全国电子显微学会议论文摘要集（Ⅱ）[C];1994年

10 石玮;郭正洪;戎咏华;陈世朴;徐祖耀;;原子力显微镜测定马氏体相变切变角新方法[A];第十一次全国电子显微学会议论文集[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 ;[N];计算机世界;2005年

2 记者　顾钢;[N];科技日报;2006年

3 晓星;[N];中国服饰报;2007年

4 ;[N];网络世界;2009年

5 毛黎　张巍巍;[N];科技日报;2010年

6 安文;[N];中国电子报;2008年

7 编译 沈建苗;[N];计算机世界;2006年

8 ;[N];新华每日电讯;2007年

9 李骏杰;[N];电脑报;2009年

10 ;[N];中国计算机报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 伏霞;探针扫描式液相原子力显微镜技术及系统研制[D];浙江大学;2011年

2 龙飞;基于原子力显微镜的高效率DNA纳米操纵系统设计与应用[D];上海交通大学;2011年

3 刘颖;细胞与亚细胞层面上对稳恒磁场—抗癌药物联合效应的AFM研究[D];陕西师范大学;2011年

4 高思田;计量型原子力显微镜的研究[D];天津大学;2007年

5 王岳宇;AFM恒力模式下倾角和摩擦力对测量结果影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

6 彭平;基于AFM的微纳尺度模板加工技术研究[D];华中科技大学;2010年

7 周法权;AFM横向测量中串扰效应的分析与消除方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

8 陈红燕;竹条/乙烯基酯复合材料的界面吸湿性能及界面性能的AFM表征[D];东华大学;2010年

9 李宁;纳米尺度半导体刻线边缘粗糙度测量与表征方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 李宁;纳米尺度半导体刻线边缘粗糙度测量与表征方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄飞程;CD_8~+T细胞表面受体分析和骨形态蛋白对人乳腺癌细胞的作用及机理研究[D];暨南大学;2010年

2 于淼;癌细胞纳米力学性能测试方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 桑青;新型多扫描器原子力显微镜技术及系统[D];浙江大学;2013年

4 牛顿;液相原子力显微镜悬臂梁动态特性与成像分析[D];中国科学技术大学;2011年

5 孙志;基于原子力显微镜的微/纳米加工研究[D];贵州大学;2006年

6 原剑;大扫描范围原子力显微镜的研制[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2006年

7 张晶;纳米材料表面形貌和粒径的原子力显微镜研究[D];吉林大学;2006年

8 谢志刚;双扫描器宽范围原子力显微镜技术及系统[D];浙江大学;2011年

9 张涛;原子力显微镜在材料和生命科学中的应用研究[D];大连理工大学;2008年

10 张丽;利用原子力显微镜研究细胞弹性[D];重庆大学;2010年

  本文关键词：新型多扫描器原子力显微镜技术及系统，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：206309