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扫描探针显微镜的隔振技术研究


与开发 扫 描探 针 显 微 镜 的 隔 振 技 术研 究 邱 熹程 , 傅惠南 , 巫 立 东 ( 广 东工 业 大 学 , 广 东广 州 5 10 0 9 0 ) 等 超精 密加工 与检测仪器 容易 受 到外 界 环 境微 小振 动等干 扰 振 和 被动隔振技术研 究 对 外 界微小 振 动扰 实验对象进行试 验 , , 致 使仪 器 在通 常条件下 无 法 达 到要 探讨 利用 主 动 隔振 系统 实 验 结 果 显 示 隔 振 试 验 装 置 具 有 较 好 的 隔振 关键词 : SPM : ; 被 动隔振 ; 磁 阻尼 ; 主动隔振 : 中图分 类号 TH74 2 文献标识码 A 文 章编 号 : 10 0 9 — 9492 (2 0 0 8 ) 1 前言 SPM 上 , 从 而满 足 了在 主要 的直线 加速器 部分 的隧道 边 墙稳定 、 自上 世 纪 八 十 年 代 发 明 以 来 , … , 极 大 的促进 了 到几 十个纳米 垂 直 方 向作 用 区 域 到 亚 纳米 的要 求 一 。 人 类 微 观 技术 的发 展 它 让 人 们观 察测量 样 品表 面 纳米 级 , 以 上 主动 隔振 系统虽 然 达 到 了 定 的隔振效果 , , 但是 , 的表 面形 貌 , 探测物质表面单个 原 子 分子 的排 列 _2 ] 、 实现 在 添加和 却存在 一 定 的不 足 , 要 么 系统过 于 复杂 。 要 么 成本过 高 纳 米 尺 度 下 进 行单个 原 子 分子 的搬 迁 重组 [3 = 去除 不 利于 主动隔振技术 的推广 和应 用 本 文 探 讨 采 用 由 弹簧 、 进 而 构造 出新 的物 质 , 悬 挂 机 构 组 成 的被 动 隔振 系 统 以 及 采 用 主 动 隔 振 技 术措 施 。 然而 器 旧 ’ 外界 环 境 的振 动却严 重 制 约 着 S P M 等超 精 密 仪 一 达 到 隔 振 目的 的 方 法 。 的进 步发展 , 直接决定 着 SP M 纳 米 亚 纳米级 分 。 2 隔振 系统 结构 及 原 理 , 一 辨率在普通 实验 室环境下 能否 实现 因此 。 , 超 精 密仪器 的 e 设 计 的隔振 系统包 括 被 动 隔振 和 主 动 隔振 两 个 部 分 隔振 问题 已 经 引起 了人 们 的 足 够 重 视 Uw Sto be n e r _8。 0 其 中被 动 隔 振 采 用 悬 挂 式 结 构 并 设 计 了 结构 成 。 个 涡 流耗能阻尼 等在 高性 能测 量 仪器 受外 界 振 动 干 扰 的影 响下 对 隔振 装 置 建模 、 ; 主 动 隔 振 由传 感 器 。 、 控 制器 和 致 动器 三 个 部分构 参数辨识 和控制策略进 行研 究 , 就隔振前后 蓝 宝 石 , 原 理 框 图如图 1 所 示 表面 形 貌 图可 知其能较好 的消 除外界 干扰 统结 构相 对 复杂 耦 合 问题 a — 但这 种 隔振 系 , 传感 器 和 致 动 器 布 置 上 存 在 不 可 避 免 的 , , 造 价成本 也 高 。 [’’ 因此 商品化后 不 利 于 推广 ; J i_ — Y u s h Y e n a 等在 大行 程 扫描探针显 微镜上 利用 Ma

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