亞mK恒溫裝置關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、掃描隧道顯微鏡(STM)于20世紀(jì)80年代問(wèn)世以來(lái),先后出現(xiàn)了一系列測(cè)量分辨率可達(dá)原子量級(jí)的檢測(cè)技術(shù)和測(cè)量?jī)x器,隨著納米科技的不斷發(fā)展,迫切需要在較大尺度范圍內(nèi),具有納米分辨率的測(cè)量?jī)x器,分子測(cè)量機(jī)正是基于上述應(yīng)用背景提出來(lái)的。
　　要保證納米精度的尺寸測(cè)量精度,溫度的影響已經(jīng)成為重要的影響因素之一,所以恒溫裝置是分子測(cè)量機(jī)實(shí)現(xiàn)大表面范圍內(nèi)高分辨率、高精度測(cè)量目標(biāo)的重要核心部件之一,因此本文選擇對(duì)分子測(cè)量機(jī)恒溫裝置的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研

2、究,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本文以分子測(cè)量機(jī)為背景,通過(guò)研究分子測(cè)量機(jī)的總體結(jié)構(gòu),包括分子測(cè)量機(jī)的工作環(huán)境、核心機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和隔振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上對(duì)分子測(cè)量機(jī)的恒溫裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　基于傳熱學(xué)的相關(guān)理論對(duì)分子測(cè)量機(jī)恒溫裝置的傳熱過(guò)程進(jìn)行了理論推導(dǎo)和分析;針對(duì)鉑電阻溫度傳感器在恒溫裝置中的測(cè)量不確定度進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)出了符合亞mK測(cè)量精度的溫度測(cè)量電路,并針對(duì)鉑電阻溫度傳感器的自熱效應(yīng)提出一

3、種基于脈沖電流法激勵(lì)的鉑電阻測(cè)溫方法,建立了一個(gè)修正鉑電阻測(cè)溫非線性誤差的曲線擬合算法,并利用該算法實(shí)現(xiàn)鉑電阻測(cè)溫非線性誤差補(bǔ)償;利用ANSYS軟件對(duì)恒溫裝置的溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了恒溫裝置溫度場(chǎng)的均勻性,核心機(jī)構(gòu)內(nèi)熱源、恒溫裝置材料發(fā)射率、溫度控制殼尺寸等對(duì)溫度場(chǎng)的影響;建立了恒溫裝置的控制模型、恒溫裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性模型;研究了恒溫裝置的加熱特性;針對(duì)恒溫裝置各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的控制要求,將變論域自適應(yīng)模糊PID控制算法應(yīng)用到恒溫