[發明專利]一種基于靜電控制扭擺的導體表面電勢測量儀

有效

• 申請號: 201510220791.3
• 申請日: 2015-05-04
• 公開（公告）號: CN104865410B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 周澤兵;白彥崢;尹航;胡明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01Q80/00
• 分類號: G01Q80/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種基于靜電控制扭擺的導體表面電勢測量儀，其特征在于，包括懸絲(1)、探針支架(2)，掃描探針(3)，多自由度微位移平移臺(5)，角度傳感器(6)，控制系統(7)和反饋執行機(8)；

所述探針支架(2)為工字型結構，具有四個端面，所述掃描探針(3)設置在所述探針支架(2)的任意一個端面上；所述懸絲(1)懸掛所述探針支架(2)構成扭擺；

工作時，待測樣品(4)設置在所述多自由度微位移平移臺(5)上，待測樣品(4)的待測表面正對且平行于所述掃描探針(3)的端面；所述掃描探針的端面與所述待測表面不接觸；

當所述掃描探針(3)與所述待測樣品(4)之間存在相互作用時，所述角度傳感器(6)將檢測的所述扭擺的扭轉信息傳給所述控制系統(7)；所述控制系統(7)將所述扭轉信息進行PID運算后獲得的反饋控制電壓傳給所述反饋執行機(8)，所述反饋執行機(8)根據所述反饋控制電壓產生一個與外力矩等大的反饋控制力矩并施加給所述探針支架(2)，使得所述探針支架(2)保持相對靜止；通過驅動所述微位移平移臺(5)使所述待測樣品(4)相對于所述掃描探針(3)移動，從而實現對樣品表面不同區域的掃描測量；所述反饋執行機(8)為靜電執行機。

2.如權利要求1所述的導體表面電勢測量儀，其特征在于，所述掃描探針的端面與所述待測表面之間的距離為幾十個微米到幾個毫米。

3.如權利要求1所述的導體表面電勢測量儀，其特征在于，所述角度傳感器(6)為光學傳感器或電容傳感器。

4.如權利要求1所述的導體表面電勢測量儀，其特征在于，采用磁反饋執行機替換所述靜電執行機。

5.如權利要求1-4任一項所述的導體表面電勢測量儀，其特征在于，樣品表面待測位置處的電勢值V_TM與反饋控制電壓V_f滿足以下關系：其中H_a為閉環控制系統中靜電執行機的靈敏度系數，C_p為探針與樣品之間的電容，d_p為探針端面與樣品表面的間距，l_p為探針中心到懸絲的距離，V_s為在探針上加載電勢。