基于DSP的X-Y高速掃描及圖像構(gòu)建技術(shù)的研究.pdf

1、化學(xué)、物理、生命科學(xué)、材料科學(xué)等的飛速發(fā)展對其研究工具的性能要求也越來越高。以STM(Scanning Tunnelling Microscope)和AFM(Atomic ForceMicroscope)為代表的SPM(Scanning Probe Microscope)等是這些領(lǐng)域在原子量級研究的主要工具，因此提高這些工具的性能能夠更好的促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)革新。傳統(tǒng)的STM、AFM等都是利用在單個掃描周期內(nèi)電壓與時間成正比的

2、鋸齒波信號作為壓電陶瓷掃描管的快軸驅(qū)動電壓。如果將正弦驅(qū)動電壓作為快速掃描驅(qū)動信號可以很好地改善壓電掃描管在驅(qū)動電壓下達(dá)到最大位移時運動方向發(fā)生改變而造成的機(jī)械滯后，從而提高AFM的掃描成像速度。這種通過改變驅(qū)動信號而實現(xiàn)在時間上改善掃描速度的方法為研究高速掃描提供了一個新的途徑，啟發(fā)我們尋找最優(yōu)的驅(qū)動信號。在對四分電極式壓電陶瓷掃描管的特性分析后，利用一個可控的集成鋸齒波和正弦驅(qū)動信號的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動掃描管，最終對兩種驅(qū)動信號的結(jié)果進(jìn)行

3、比對證明理論的正確性。論文同時研究了在正弦信號驅(qū)動下相應(yīng)的三維圖象構(gòu)建技術(shù)。 本文提出的這種實現(xiàn)高速掃描方案，是利用正弦信號作為SPM在快速掃描方向的驅(qū)動信號。根據(jù)理論分析，當(dāng)壓電陶瓷管在正弦驅(qū)動信號下到達(dá)最大偏移位置時，其運動速度為零隨后將改變運動速度方向并使得壓電陶瓷管反向運動。文章將給出一套適合于SPM的基于TMS320VC5402的DSP的X-Y高速掃描驅(qū)動信號發(fā)生器的設(shè)計方案并通過對比實驗結(jié)果說明該改進(jìn)方法的合理性。

4、 本文主要內(nèi)容包括： 1．通過研究國內(nèi)外的在快速掃描方面的成果，總結(jié)了影響AFM成像速度的各種因素及其解決方法，并提出了本文的觀點； 2．為了設(shè)計適合于本系統(tǒng)的驅(qū)動信號，本文研究了正弦信號發(fā)生的主要技術(shù)和理論； 3．采用DSP控制的方法設(shè)計了SPM壓電掃描管驅(qū)動系統(tǒng)，包括：快軸掃描信號發(fā)生電路(正弦波和鋸齒波發(fā)生電路)、慢軸掃描信號發(fā)生電路； 4．根據(jù)驅(qū)動信號的特征設(shè)計了系統(tǒng)輔助部分，包括：X、Y向