具有溯源性的原子力显微镜探针法向弹性常数标定系统

• 作者: 傅星 吴森 宋云鹏 耿新宇
• 来源期刊: 纳米技术与精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 悬臂梁 原子力显微镜 法向弹性常数 标定
• 年，卷（期）: 2014,（4）
• 所属期刊栏目: 精密测量
• 页码范围: 249-257
• 分类号: TH73
• 语种: 中文
• DOI: 10.13494/j.npe.20130104

摘要

原子力显微镜(AFM)悬臂梁探针的弹性常数在微纳米尺度力学测试中十分重要,其准确程度直接影响力学测量结果的可靠性,故需对其进行精确标定.因天平法的测量结果可溯源,本文在已有天平法的基础上,研制了一套新型标定系统.该系统将AFM测头与超精密电磁天平相结合.微悬臂梁在精密位移台的带动下接触天平并产生弯曲,接触力由天平测得,微悬臂梁的弯曲量由光杠杆检测,并通过反馈系统进行精确控制,最后根据胡克定律计算出弹性常数.利用本系统对4种不同型号商用微悬臂梁探针的法向弹性常数进行了标定,标定结果表明本系统具有良好的测量重复性.通过进行不确定度分析,得到测量结果的相对标准不确定度优于2％.