为解决原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题,本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致,进而实现免去AFM系统换针后调整光路...为解决原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题,本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致,进而实现免去AFM系统换针后调整光路步骤。该系统的光路一致性组件采用光束偏转法对探针位置与偏转进行放大与监测,并使用高精度位移与角度调节平台进行探针相对于探针夹的方位调整。通过实物搭建对探针一致性效果进行了验证,并对紫外光(Ultraviolet,UV)胶水固化过程导致探针位置偏移影响;探针不同偏移量时产生的探测器噪音对AFM系统成像质量影响进行了系统分析。实验结果表明:经由该系统装配的探针平均位置精度接近1.1μm;并且在AFM系统中更换一致性探针仅需8 s。该系统实现了高精度且质量稳定的探针一致性装配,极大地简化了AFM系统重新校准光路的操作步骤,其与自动换针装置配合可有效提升工业计量型AFM的操作与测量性能。展开更多
微波功率器件在无线通信技术领域扮演着重要角色,而宽禁带半导体材料对微波功率器件的研究起着关键作用。氮化镓作为宽禁带半导体的代表,具有介电常数小、载流子饱和速率高、热导率高等优良特性。文章通过对氮化镓外延材料进行深入的原...微波功率器件在无线通信技术领域扮演着重要角色,而宽禁带半导体材料对微波功率器件的研究起着关键作用。氮化镓作为宽禁带半导体的代表,具有介电常数小、载流子饱和速率高、热导率高等优良特性。文章通过对氮化镓外延材料进行深入的原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)分析,能够更精准地表征氮化镓外延材料,从而助力微波功率器件的发展。展开更多
原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)成像常用于研究多糖分子结构,然而针对阴离子多糖,现有的制样方法较难在小范围观察区获得其清晰的单分子束结构图片。因此,本文以黄原胶为阴离子多糖代表,从不改变多糖本身结构、提升成像质...原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)成像常用于研究多糖分子结构,然而针对阴离子多糖,现有的制样方法较难在小范围观察区获得其清晰的单分子束结构图片。因此,本文以黄原胶为阴离子多糖代表,从不改变多糖本身结构、提升成像质量角度出发,对多糖样品浓度,云母片不同金属离子盐种类、浓度和处理时间等AFM制样方法进行了优化。结果表明,在空白云母片上,黄原胶浓度1~5μg/mL时可观测到多糖单分子束结构,但在15μm×15μm扫描范围内可观测的分子束较少。通过对云母片进行处理优化,最佳处理条件选定在0.5 mmol/L的CaCl_(2)溶液处理2 min或2 mmol/L CaCl_(2)溶液处理0.5 min。在此条件下,当黄原胶浓度为5μg/mL时,在3μm×3μm观测范围内,处理后云母片上的黄原胶分子束数量及成像质量相比空白云母片显著提升,且其单分子束高度与分子结构并未发生改变。此外,通过提高云母片干燥温度可以获取更均匀的黄原胶分子结构图片。本研究可为其他阴离子多糖AFM成像的样品制备提供可借鉴的方法参考。展开更多
欧拉-伯努利梁模型和一维弹簧振子模型是原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)的动力学理论基础。该文章提出了计算等效阻尼的新方法,并分别用挠曲线函数和一阶振型函数两种简化方式计算了由欧拉-伯努利梁模型简化为一维弹簧振子...欧拉-伯努利梁模型和一维弹簧振子模型是原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)的动力学理论基础。该文章提出了计算等效阻尼的新方法,并分别用挠曲线函数和一阶振型函数两种简化方式计算了由欧拉-伯努利梁模型简化为一维弹簧振子模型的等效质量、等效刚度和等效阻尼,并对两种简化方式进行了比较。在各项参数等效的基础上,进一步对固定端位移激励下悬臂梁的响应振幅进行了探讨。最后设计了无针尖探针远离样品处的扫频实验,实验表明用一阶振型函数简化所得的理论结果和实验吻合较好。该结果为原子力显微镜的动力学特性研究提供了理论参考。展开更多
文摘为解决原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)系统更换探针后光路调整复杂耗时、精度不足的问题,本文首次提出通过精密控制探针与探针夹装配位置来实现更换的探针相对AFM系统原光路位置的一致,进而实现免去AFM系统换针后调整光路步骤。该系统的光路一致性组件采用光束偏转法对探针位置与偏转进行放大与监测,并使用高精度位移与角度调节平台进行探针相对于探针夹的方位调整。通过实物搭建对探针一致性效果进行了验证,并对紫外光(Ultraviolet,UV)胶水固化过程导致探针位置偏移影响;探针不同偏移量时产生的探测器噪音对AFM系统成像质量影响进行了系统分析。实验结果表明:经由该系统装配的探针平均位置精度接近1.1μm;并且在AFM系统中更换一致性探针仅需8 s。该系统实现了高精度且质量稳定的探针一致性装配,极大地简化了AFM系统重新校准光路的操作步骤,其与自动换针装置配合可有效提升工业计量型AFM的操作与测量性能。
文摘微波功率器件在无线通信技术领域扮演着重要角色,而宽禁带半导体材料对微波功率器件的研究起着关键作用。氮化镓作为宽禁带半导体的代表,具有介电常数小、载流子饱和速率高、热导率高等优良特性。文章通过对氮化镓外延材料进行深入的原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)分析,能够更精准地表征氮化镓外延材料,从而助力微波功率器件的发展。
文摘欧拉-伯努利梁模型和一维弹簧振子模型是原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)的动力学理论基础。该文章提出了计算等效阻尼的新方法,并分别用挠曲线函数和一阶振型函数两种简化方式计算了由欧拉-伯努利梁模型简化为一维弹簧振子模型的等效质量、等效刚度和等效阻尼,并对两种简化方式进行了比较。在各项参数等效的基础上,进一步对固定端位移激励下悬臂梁的响应振幅进行了探讨。最后设计了无针尖探针远离样品处的扫频实验,实验表明用一阶振型函数简化所得的理论结果和实验吻合较好。该结果为原子力显微镜的动力学特性研究提供了理论参考。
