用于微纳尺度力学实验分析的AFM-Raman联用系统
发布时间：2021-07-08 17:46
近年来,显微拉曼光谱技术与原子力显微技术逐渐发展成熟,商用化、科研级的显微拉曼光谱仪与原子力显微镜迅速推广,成为了微纳尺度实验力学研究的重要手段。然而,基于现有的显微拉曼光谱与原子力显微科研仪器开展微纳尺度复杂力学问题的精细测量与精准表征,仍然存在一些局限和难点。特别是,由于现有系统往往基于整体化设计,系统开放度低且测量构型固定,使其普遍欠缺对力学加载夹持装置的扩展能力,也难以给出多样性的几何与偏振构型以实现复杂应力状态的实验分析。针对这些问题,本文设计研制了模块化的显微拉曼系统和全开放的原子力显微镜系统,并开展了二者联用仪器的研究。本文设计研制了模块化的显微拉曼系统。该系统的观察光路可以实现样品表面的白光照明及显微成像,激光光路可以实现入射激光的聚焦、散射信号的收集和传递。该系统的光路结构紧凑,整体重量较轻,空间位置易于调整,不仅能够作为独立的显微拉曼系统进行拉曼力学测量,还能够从空间任意角度介入其他系统实现联用。稳定性实验和单晶硅单轴压缩实验结果表明,该系统具有良好的稳定性和测量准确性。本文设计研制了全开放式原子力显微镜系统,可以通过对针尖Z方向的扫描控制以及对样品台X、Y方向的扫...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 显微拉曼系统
1.2.2 扫描探针显微镜
1.2.3 针尖增强拉曼发展研究现状
1.2.4 现有测量手段的局限性
1.3 本文主要工作
第二章 拉曼光谱仪、AFM系统及其联用系统
2.1 显微拉曼光谱仪工作原理及系统结构
2.1.1 拉曼散射基本原理
2.1.2 显微拉曼光谱仪基本结构
2.2 原子力显微镜工作原理和系统结构
2.2.1 AFM系统基本原理及工作模式
2.2.2 AFM系统的典型结构
2.3 针尖增强拉曼系统基本原理与系统结构
2.3.1 TERS基本原理
2.3.2 TERS系统基本结构
2.4 本章小结
第三章 模块化显微拉曼系统
3.1 半英寸笼式显微拉曼外光路子系统设计
3.1.1 观察光路设计
3.1.2 信号光路设计
3.2 模块化显微拉曼系统光谱记录与分析
3.3 模块化显微拉曼系统验证实验
3.3.1 系统稳定性实验
3.3.2 单晶硅单轴压缩实验
3.4 本章小结
第四章 全开放式原子力显微镜的设计研制
4.1 FO-AFM系统光路模块设计
4.1.1 观察光路设计
4.1.2 激光光路设计
4.2 FO-AFM位移机构模块的设计
4.3 FO-AFM控制及反馈模块
4.4 FO-AFM的标样测试
4.5 本章小结
第五章 显微拉曼与AFM联用系统的搭建与标定
5.1 FO-AFM的改进设计
5.1.1 FO-AFM主体结构固定方式的设计
5.1.2 FO-AFM探针位移机构后置
5.2 拉曼外光路模块联用位移机构及介入角度的设计
5.3 联用系统整体结构与隔振设计
5.4 本章小结
第六章 工作总结及展望
6.1 本文工作总结
6.2 进一步工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]针尖增强拉曼光谱术原理与系统设计关键[J]. 王瑞,郝凤欢,张明倩,王佳,郁鉴源,田芊. 激光与光电子学进展. 2010(03)
[2]AFM针尖磨损机理研究进展[J]. 闫永达,尹大勇,费维栋,孙涛,董申. 航空精密制造技术. 2008(03)
[3]拉曼光谱技术的应用及研究进展[J]. 伍林,欧阳兆辉,曹淑超,易德莲,孙少学,刘峡. 光散射学报. 2005(02)
[4]扫描探针显微镜的研究[J]. 赵政,丁建宁,许路宁. 机械制造. 2005(02)
[5]近场拉曼光谱实验装置及CVD金刚石膜的近场拉曼光谱[J]. 王晶晶,阎宏,邓宇俊,李红东,张玉峰,张帆,夏宗炬,高巧君,邹英华. 光散射学报. 2001(01)
博士论文
[1]表面等离子体增强效应下的荧光显微成像研究及应用[D]. 陈耿旭.华东师范大学 2015
本文编号：3272040
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 显微拉曼系统
1.2.2 扫描探针显微镜
1.2.3 针尖增强拉曼发展研究现状
1.2.4 现有测量手段的局限性
1.3 本文主要工作
第二章 拉曼光谱仪、AFM系统及其联用系统
2.1 显微拉曼光谱仪工作原理及系统结构
2.1.1 拉曼散射基本原理
2.1.2 显微拉曼光谱仪基本结构
2.2 原子力显微镜工作原理和系统结构
2.2.1 AFM系统基本原理及工作模式
2.2.2 AFM系统的典型结构
2.3 针尖增强拉曼系统基本原理与系统结构
2.3.1 TERS基本原理
2.3.2 TERS系统基本结构
2.4 本章小结
第三章 模块化显微拉曼系统
3.1 半英寸笼式显微拉曼外光路子系统设计
3.1.1 观察光路设计
3.1.2 信号光路设计
3.2 模块化显微拉曼系统光谱记录与分析
3.3 模块化显微拉曼系统验证实验
3.3.1 系统稳定性实验
3.3.2 单晶硅单轴压缩实验
3.4 本章小结
第四章 全开放式原子力显微镜的设计研制
4.1 FO-AFM系统光路模块设计
4.1.1 观察光路设计
4.1.2 激光光路设计
4.2 FO-AFM位移机构模块的设计
4.3 FO-AFM控制及反馈模块
4.4 FO-AFM的标样测试
4.5 本章小结
第五章 显微拉曼与AFM联用系统的搭建与标定
5.1 FO-AFM的改进设计
5.1.1 FO-AFM主体结构固定方式的设计
5.1.2 FO-AFM探针位移机构后置
5.2 拉曼外光路模块联用位移机构及介入角度的设计
5.3 联用系统整体结构与隔振设计
5.4 本章小结
第六章 工作总结及展望
6.1 本文工作总结
6.2 进一步工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]针尖增强拉曼光谱术原理与系统设计关键[J]. 王瑞,郝凤欢,张明倩,王佳,郁鉴源,田芊. 激光与光电子学进展. 2010(03)
[2]AFM针尖磨损机理研究进展[J]. 闫永达,尹大勇,费维栋,孙涛,董申. 航空精密制造技术. 2008(03)
[3]拉曼光谱技术的应用及研究进展[J]. 伍林,欧阳兆辉,曹淑超,易德莲,孙少学,刘峡. 光散射学报. 2005(02)
[4]扫描探针显微镜的研究[J]. 赵政,丁建宁,许路宁. 机械制造. 2005(02)
[5]近场拉曼光谱实验装置及CVD金刚石膜的近场拉曼光谱[J]. 王晶晶,阎宏,邓宇俊,李红东,张玉峰,张帆,夏宗炬,高巧君,邹英华. 光散射学报. 2001(01)
博士论文
[1]表面等离子体增强效应下的荧光显微成像研究及应用[D]. 陈耿旭.华东师范大学 2015
本文编号：3272040
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3272040.html
