主权项 |
一种用于大幅度微纳结构的扫描探针测量方法,其特征在于它的步骤如下:1)启动时,给用于大幅度微纳结构的扫描探针测量系统的PID控制电路单元(7)设定PID参考隧道电流信号值,行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)由电机控制单元控制、通过压电控制单元调节扫描探针测头(5)对准到待测工件(6)的表面,直至扫描探针测头(5)与待测工件(6)之间产生隧道电流信号,PID控制电路单元(7)控制压电陶瓷驱动器(8)驱动行程为60 µm的压电陶瓷(4),使扫描探针测头与待测工件(6)表面之间维持恒定间隙;2)扫描时,当设置的参考隧道电流信号值与所检测的隧道电流信号之差在0.05以内时,行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)保持静止,只由压电控制单元控制扫描探针测头(5)扫描跟踪待测工件(6)的表面形貌,电容式位移传感器(9)实时记录行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)的位移值;当设置的参考隧道电流信号值与所检测的隧道电流信号之差大于0.05时,电机驱动精密位移台(2)向下降方向运动,直至所检测的隧道电流信号等于设置的参考隧道电流信号值,线性编码器(11)实时记录电机驱动精密位移台(2)的位移值,电容式位移传感器(9)实时记录行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)的位移值;当设置的参考隧道电流信号值与所检测的隧道电流信号之差小于‑0.05时,行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)向提升方向运动,直至所检测的隧道电流信号等于设置的参考隧道电流信号值,线性编码器(11)实时记录行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)的位移值,电容式位移传感器(9)实时记录行程为60 µm的压电陶瓷(4)的位移值;3)将实时记录行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)的位移值与行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)的位移数据相减,作为待测工件(6)表面的Z向形貌起伏数据,实现大幅度微纳结构的测量;所述的用于大幅度微纳结构的扫描探针测量系统包括探针测头装置、压电控制单元和电机控制单元,探针测头装置包括手调微动台(1)、行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)、压电陶瓷夹持机构(3)、行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)、扫描探针测头(5);手调微动台(1)上设有行程为25mm的电机驱动精密位移台(2),行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)上设有压电陶瓷夹持机构(3),行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)上端固定在压电陶瓷夹持机构(3)上,行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)下端设有扫描探针测头(5);压电控制单元包括顺次连接的PID控制电路单元(7)、压电陶瓷驱动器(8)、电容式位移传感器(9),其中PID控制电路单元(7)上设有第一输入口(15)和第二输入口(12),第一输入口(15)与扫描探针测头(5)相连,第二输入口(12)与参考隧道电流值相连,压电陶瓷驱动器(8)设有第一输出口(13),第一输出口(13)与行程为60 µm的长行程压电陶瓷(4)相连,电机控制单元包括顺次连接的电机驱动器(10)、线性编码器(11),电机驱动器(10)上设有第二输出口(14),线性编码器(11)上设有第三输入口(16),第二输出口(14)和第三输入口(16)分别与行程为25mm的电机驱动精密位移台(2)相连。 |