X轴分离式高速原子力显微镜系统设计

• 作者: 刘璐 吴森 庞海 胡小唐 胡晓东
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 原子力显微镜 高速 快轴 扫描器 光杠杆
• 年，卷（期）: 2018,（3）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 662-671
• 页数: 10页
• 分类号: TP394.1|TH691.9
• 字数: 5223字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20182603.0662

摘要

为了提高原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的成像速度,本文提出了一种新的AFM结构设计方案并搭建了相应的实验系统.在该方案中,Y、Z扫描器集成于测头内驱动探针进行慢轴扫描和形貌反馈;X扫描器与测头分离,驱动样品做快轴扫描.X扫描器采用高刚性的独立一维纳米位移台,能够承载尺寸和质量较大的样品高速往复运动而不易发生共振;同时Z扫描器的载荷实现最小化,固有频率得以显著提高.为了避免测头的扫描运动引起检测光束与探针相对位置的偏差,设计了一种随动式光杠杆光路;为了便于装卸探针以及精确调整激光在探针上的反射位置,设计了基于磁力的探针固定装置和相应的光路调节方案.对所搭建的AFM系统的初步测试结果表明,该系统在采用三角波驱动和简单PID控制算法的情况下,可搭载尺寸达数厘米且质量超过10 g的较大样品实现13 μm×13μm范围50Hz行频的高速成像.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	胡小唐	天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室	205	1913	21.0	33.0
2	庞海	天津大学理学院	5	7	2.0	2.0
3	胡晓东	天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室	86	712	15.0	23.0
4	吴森	天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室	13	62	4.0	7.0
5	刘璐	天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室	10	125	5.0	10.0