基于AFM的微球表面結(jié)構(gòu)加工系統(tǒng)建立及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在晶體管、生物芯片、傳感器及傳感器陣列都向小型化發(fā)展的時(shí)代,微納米加工技術(shù)是制造業(yè)發(fā)展中的一次變革。隨著原子力顯微鏡(AFM)技術(shù)的日益成熟,其應(yīng)用范圍從最初的表面形貌測(cè)量發(fā)展到納米級(jí)的加工。與傳統(tǒng)的加工方法相比,利用AFM機(jī)械刻劃方法加工微納米結(jié)構(gòu)技術(shù)簡(jiǎn)單、加工精度高且可對(duì)表面進(jìn)行跟蹤,加工后可直接進(jìn)行測(cè)量等優(yōu)勢(shì)。靶丸(微球)是熱核反應(yīng)中燃料的容器和所有能量束匯聚的中心,微球表面的質(zhì)量及表面的結(jié)構(gòu)對(duì)打靶實(shí)驗(yàn)有著重要的意義。在微球表面加

2、工結(jié)構(gòu)的研究,目前所采用的方法有刀具切削加工和激光加工等,但這些方法都不可避免地存在其缺陷,或者所加工微結(jié)構(gòu)的尺度過(guò)大,或者不能滿足精度要求,或者只能在微球表面局部的點(diǎn)位置或較小圓周區(qū)域的結(jié)構(gòu)加工,而不能進(jìn)行半球和整個(gè)球表面加工微結(jié)構(gòu),并且目前尚無(wú)專(zhuān)門(mén)針對(duì)在微球表面加工結(jié)構(gòu)的商業(yè)化設(shè)備。因此,本文將開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)用于微球表面加工的新裝置,通過(guò)AFM機(jī)械刻劃的方法在球表面加工微結(jié)構(gòu)。具體內(nèi)容如下:
　　首先,利用已有的激光靶丸表面幾何狀態(tài)

3、的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)微球表面進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn),對(duì)加工的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè),分析加工結(jié)果,驗(yàn)證采用AFM在微球表面加工微結(jié)構(gòu)這種方法的可行性。
　　其次,由于已有的測(cè)量系統(tǒng)在加工方面存在只能在球冠附近的較小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加工的問(wèn)題,不能滿足半球面乃至整個(gè)球表面加工的要求,因此,本文建立基于AFM系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在微球表面加工結(jié)構(gòu)的新機(jī)械裝置;采用有限元方法分析機(jī)械系統(tǒng)的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性以及溫度對(duì)系統(tǒng)精度的影響規(guī)律,并進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。
　　最后,對(duì)新加