基于PVDF測(cè)頭的三維納米測(cè)量與定位實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、納米技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)精密測(cè)量與定位技術(shù)提出了更高的要求，因此納米測(cè)量和定位技術(shù)成為當(dāng)前精密工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。文中提出了一種基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜構(gòu)成的輕敲型振動(dòng)梁式測(cè)頭，同時(shí)對(duì)三維表面形貌測(cè)量及微/納米級(jí)三維觸發(fā)定位進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
　　文中闡述了一種采用PVDF薄膜作為振動(dòng)梁的新型測(cè)頭的構(gòu)成原理，根據(jù)測(cè)頭輸出信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了信號(hào)放大及調(diào)理電路，對(duì)原系統(tǒng)電路部分進(jìn)行了改進(jìn)。通過(guò)DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器提供正弦交流

2、信號(hào)驅(qū)動(dòng)測(cè)頭振動(dòng)，采集卡采集測(cè)頭輸出信號(hào)，得到測(cè)頭的頻譜圖。在測(cè)頭上粘接利用直流電化學(xué)研磨法得到的鎢探針，結(jié)合三維納米定位平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取系統(tǒng)噪聲水平、掃描試樣時(shí)所需的電壓設(shè)定值、PI參數(shù)、系統(tǒng)空間分辨率等參數(shù)。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃長(zhǎng)光柵表面三維形貌的測(cè)量。
　　將系統(tǒng)從表面三維形貌測(cè)量向三維微/納米級(jí)觸發(fā)定位方向拓展。通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，分析并優(yōu)化了影響測(cè)頭性能的各項(xiàng)參數(shù)，提高了測(cè)頭的靈敏度。通過(guò)減小測(cè)頭的機(jī)械振幅降低測(cè)量力，更好地發(fā)揮了

3、本測(cè)頭輕敲模式的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)了用于粘接探針的機(jī)械夾持機(jī)構(gòu)，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)采取必要的隔震防噪措施，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)原試樣重新掃描，與之前測(cè)量結(jié)果比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性能得到較大提升。對(duì)大臺(tái)階硅試樣表面三維形貌的掃描測(cè)量，進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。
　　將光纖熔接機(jī)燒制的一體式微測(cè)桿粘接至測(cè)頭上，利用鋼制標(biāo)準(zhǔn)量塊對(duì)測(cè)頭X、Y、Z方向分別進(jìn)行觸發(fā)定位實(shí)驗(yàn)，得到了測(cè)頭不同維度的空間分辨率。對(duì)測(cè)頭三維觸發(fā)定位穩(wěn)定性和重復(fù)性進(jìn)行了相關(guān)