掃描探針顯微鏡自動(dòng)標(biāo)定算法及重定位技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái)，隨著各國(guó)政府的日益重視和巨大投入，納米科技發(fā)展迅速，已成為本世紀(jì)最核心的技術(shù)之一。而納米科技的競(jìng)爭(zhēng)，很大程度上體現(xiàn)在納米研究工具上。掃描探針顯微鏡(SPM，Scanning Probe Microscope)，作為納米表征和納米操縱的利器，被譽(yù)為是納米科技的“眼”和“手”，不斷提高它的測(cè)量以及定位精度是納米工作者始終追求的目標(biāo)。但是，由于掃描探針顯微鏡的壓電掃描器自身的遲滯、蠕變、耦合等非線性特性，往往會(huì)導(dǎo)致掃描圖像的扭曲和失真

2、，給納米尺度上的定量分析以及納米操縱中的重定位操作帶來(lái)了極大的不便。 本文以用戶的實(shí)際需求為導(dǎo)向，針對(duì)掃描探針顯微鏡標(biāo)定過程效率低下且自動(dòng)化度低等特點(diǎn)，提出了一種基于圖像模式識(shí)別的自動(dòng)標(biāo)定方法，并進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)證明該算法具有良好的標(biāo)定效果。同時(shí)，針對(duì)納米操縱中的定位要求，提出了一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前饋逆模補(bǔ)償PID復(fù)合控制重定位算法。本文主要取得以下研究成果： 1．針對(duì)SPM二維光柵圖像，提出了一套以圖像處理與數(shù)

3、學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算為基礎(chǔ)的特征提取算法，該算法能有效提取光柵圖像的特征信息，而將無(wú)關(guān)的信息濾除。 2．設(shè)計(jì)出一種基于圖像模式識(shí)別的光柵圖像特征點(diǎn)有效性判別算法，用于判別光柵圖像特征點(diǎn)的真?zhèn)巍Ｔ撍惴ǖ妮敵鰹楣鈻艌D像的水平、垂直柵格的格數(shù)，根據(jù)這一數(shù)據(jù)可直接計(jì)算出標(biāo)定參數(shù)。 3．基于上述特征提取和模式識(shí)別的研究成果，作者開發(fā)了一款自動(dòng)標(biāo)定軟件--《SPM光柵測(cè)量系統(tǒng)》，并已于2007年2月獲得軟件著作權(quán)。該軟件通過對(duì)光柵圖像特征的