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AFM微悬臂梁探针弹性常数各种标定方法的比较与分析 被引量：5
1
作者 宋云鹏 吴森 +1 位作者 傅星 徐临燕 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1161-1168,共8页
微悬臂梁探针是基于原子力显微镜(AFM)的微纳尺度力学测试中重要的力传感元件,其弹性常数的准确程度直接影响力学测量结果的可靠性。但是,目前已有的众多标定微悬臂梁探针弹性常数的方法都有各自的局限性,且准确性各异,因此需要对各种... 微悬臂梁探针是基于原子力显微镜(AFM)的微纳尺度力学测试中重要的力传感元件,其弹性常数的准确程度直接影响力学测量结果的可靠性。但是,目前已有的众多标定微悬臂梁探针弹性常数的方法都有各自的局限性,且准确性各异,因此需要对各种方法进行对比来选择出最佳方法。选取三种商用悬臂梁探针利用本实验室搭建的基于天平法的可溯源微悬臂梁探针弹性常数标定仪对其法向弹性常数进行标定,之后再将相同悬臂梁用三种常用标定方法(尺寸参数法,Sader法,热噪声法)进行再次标定。对不同方法测量结果进行比较,分析并详细讨论每种方法的优缺点与适用范围。结果表明相比于其他方法,微悬臂梁探针弹性常数标定仪(天平法)可测范围广,精度高,可溯源,可成为精确标定各种悬臂梁探针弹性常数的最佳方法之一。 展开更多
关键词 微悬臂梁 原子力显微镜 法向弹性常数 标定
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具有溯源性的原子力显微镜探针法向弹性常数标定系统 被引量：4
2
作者 宋云鹏 吴森 +1 位作者 耿新宇 傅星 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2014年第4期249-257,共9页
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... 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%. 展开更多
关键词 悬臂梁 原子力显微镜 法向弹性常数 标定
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改进型微悬臂梁弹性常数标定系统 被引量：3
3
作者 耿新宇 宋云鹏 +1 位作者 傅星 吴森 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期969-974,共6页
微悬臂梁作为原子力显微镜中感受微观力的关键元件,其法向和横向弹性常数的可溯源测量是微观力准确定量的前提。受微电子加工工艺的限制,微悬臂梁形状参数与其法向弹性常数无法准确标定,其横向弹性常数更是缺少广泛认可的标定方法。在... 微悬臂梁作为原子力显微镜中感受微观力的关键元件,其法向和横向弹性常数的可溯源测量是微观力准确定量的前提。受微电子加工工艺的限制,微悬臂梁形状参数与其法向弹性常数无法准确标定,其横向弹性常数更是缺少广泛认可的标定方法。在天平法的基础上对标定系统进行了改进设计,超精密电磁天平与光杠杆结构的结合,能够准确测量微悬臂梁弯曲量及所受作用力,提高了法向弹性常数的准确度。设计了微孔样片和倾斜加载方式,实现了横向弹性常数的间接测量。基于本系统分别对3种商用微悬臂梁的法向或横向弹性常数进行了标定,并采用基于扫描电镜的尺寸参数法比对测量,实验结果重复性好、相对偏差小。研究结果表明该校准系统和方法可作为微悬臂梁弹性常数标定的参考方法。 展开更多
关键词 微悬臂梁 法向 横向 弹性常数 标定
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