1、該文分析了AFM的各種工作模式基礎(chǔ)上,介紹了一種輕敲模式原子力顯微鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì).該系統(tǒng)利用DMT模型來(lái)分析微探針與樣品間的作用力;同時(shí)利用光探針點(diǎn)衍射理論構(gòu)造系統(tǒng)中的微位移傳感器,來(lái)檢測(cè)微探針的振動(dòng);然后通過(guò)對(duì)輕敲模式中針尖與樣品間作用力引起的相位滯后信號(hào)的鎖相檢測(cè),來(lái)檢測(cè)樣品表面信息;最后利用計(jì)算機(jī)控制二維精密壓電柔性鉸鏈工作臺(tái),進(jìn)行三維采樣掃描,獲得樣品表面微觀形貌.在論文中也提出了一種反饋控制系統(tǒng)的方案和電路設(shè)計(jì),可供后續(xù)者參考.

2、本課題的研究重點(diǎn)就是AFM系統(tǒng)鎖相檢測(cè)設(shè)計(jì)與研究.另外還主要包括:用于輕敲模式AFM的微探針的研究,及諧振頻率確定;開(kāi)環(huán)方式下,鎖相檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與具體電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作;以及將來(lái)閉環(huán)控制時(shí),反饋控制系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì);以及根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)一步完善系統(tǒng),改進(jìn)編制相關(guān)檢測(cè)軟件.對(duì)于輕敲模式AFM來(lái)說(shuō),在諧振頻率附近振動(dòng)的微探針將探針與樣品之間的相互作用力轉(zhuǎn)換為可以探測(cè)的電信號(hào),因此微探針就是系統(tǒng)的關(guān)鍵,系統(tǒng)性能的好壞很大程度上取決于微探

3、針的靈敏度.因此研究并選擇適合輕敲模式的微探針作為論文的重要部分之一.鎖相檢測(cè)由于具有很高的抗噪聲性能,在微弱信號(hào)檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用,同樣適合于輕敲模式AFM系統(tǒng).之所以設(shè)計(jì)該文所述的鎖相檢測(cè)系統(tǒng),原因在于,以前的系統(tǒng)中,鎖相檢測(cè)部分采用的是Stanford Research System研究的SRS830,但是由于成本高、頻帶窄(100KHz為止)無(wú)法滿足輕敲模式下微探針諧振頻率越來(lái)越高的要求(高可達(dá)400KHz),無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)反