測(cè)量探針作用力的幾種提取方法比較

1、測(cè)量探針作用力的幾種提取方法比較測(cè)量探針作用力的幾種提取方法比較摘要：摘要：作為直接測(cè)量微小表面結(jié)構(gòu)的探針，原子力型探針已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域。探針與表面的相互作用力可以通過(guò)振動(dòng)參數(shù)的測(cè)量進(jìn)行求解。本文介紹了兩種求解方法，計(jì)算了其中一種方法在給定作用力下的求解誤差分析了計(jì)算時(shí)的影響誤差因素。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：探針；作用力；振動(dòng)ComparisonofMethodsfExtractingInteractionFcesofMeasur

2、ingProbeAbstract:Atomicfceprobehasbeenwidelyusedinvariousfieldsasadirectmeasurementofsurfaceoftinystructure.Interactionfcesonthesurfaceoftheprobecanbesolvedbymeasuringparametersofthevibration.Thisarticleintroducestwometh

3、odsofsolvingtheInteractionfces.Theerrwascalculatedinagiveninteractionfcewithoneofthemethodsfactswasanalyzedduringthecalculation.KeyWd:ProbeInteractionFceVibration1介紹隨著測(cè)量結(jié)構(gòu)的越來(lái)越小型化以及表面形貌越來(lái)越精密，不僅要求要求接觸測(cè)量而且測(cè)量力也要求越來(lái)越小。當(dāng)接觸面積一定

4、的情況下，然而探針與表面相互作用力在很大程度上衡量測(cè)量是否破壞表面的參數(shù)。同時(shí)，作用力的不同也能為我們提供表面屬性的變化[1]。原子力型探針為我們提供了一種納米級(jí)測(cè)量的手段。其動(dòng)態(tài)測(cè)量模式可以有三個(gè)參數(shù)可以進(jìn)行測(cè)量：幅值、相位和頻率。由于探針和測(cè)量表面不是線性作用，所以動(dòng)態(tài)模式測(cè)量下的參數(shù)變化也是非線性的[2]。這給測(cè)量帶來(lái)比較大的困難。一般測(cè)量只是將探針和測(cè)量表面的作用作為一個(gè)狀態(tài)指示器。給動(dòng)態(tài)測(cè)量模式的三個(gè)變量中的一個(gè)的設(shè)定值，一旦

5、狀態(tài)改變反饋值不等于設(shè)定值，有控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)其他部件運(yùn)動(dòng)使?fàn)顟B(tài)恢復(fù)，記錄下的部件運(yùn)動(dòng)即為測(cè)量值。當(dāng)需要提取探針作用力的隨接近距離連續(xù)變化的形式就必須進(jìn)行對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，而不僅僅是工作在某個(gè)狀態(tài)。2動(dòng)態(tài)測(cè)量參數(shù)隨接觸距離的變化探針的自由振動(dòng)可以看做是懸臂梁的彎曲振動(dòng)。探針運(yùn)動(dòng)可以由四階偏微分方程描述[3]。在一定頻率的激勵(lì)下，振動(dòng)可以等效為一維振子的運(yùn)動(dòng)[4]。MERGEFMAT(4)12321()()()()2zFxzBFdx

6、xzka???????MERGEFMAT(5)13212()()(())2()zdzdzFxBzkadxxz?????????關(guān)于算子的迭代方程ABMERGEFMAT(6)11()()(()(())nnnFxFxBzAFx??????迭代方程始終收斂。另一種方法利用拉氏變換[8]MERGEFMAT(7)0()()exp()Fzftztdt????則式MERGEFMAT(1)可以表示為MERGEFMAT(8)??1211()()exp((

7、1))1resuzLftautduaku?????????????交換積分和線性算子MERGEFMAT(9)????11211()()exp((1))1uLzftautduaku??????????MERGEFMAT(10)????11121()()exp()1atftakLzueautduu??????????進(jìn)行拉普拉斯變換MERGEFMAT(11)??????11121()()()1exp()1atFzLftakLLzueautd