[發(fā)明專(zhuān)利]一種SICM的正交幅值掃描成像模式的裝置和方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201610388978.9 | 申請(qǐng)日： | 2016-06-03 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN107462745A | 公開(kāi)（公告）日： | 2017-12-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉連慶;楊洋;于鵬;藤澤宇;李鵬;趙亮;李廣勇 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | G01Q60/44 | 分類(lèi)號(hào)： | G01Q60/44 |
| 代理公司： | 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司21002 | 代理人： | 王倩 |
| 地址： | 110016 遼*** | 國(guó)省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 sicm 正交 掃描 成像 模式 裝置 方法 | ||
1.一種SICM的正交幅值掃描成像模式的裝置，其特征在于包括：順序連接的電壓驅(qū)動(dòng)單元、電流檢測(cè)單元、機(jī)構(gòu)執(zhí)行單元；
電壓驅(qū)動(dòng)單元：用于輸出交流基準(zhǔn)電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)單元采集探針位置；
電流檢測(cè)單元：用于通過(guò)膜片鉗放大器檢測(cè)玻璃管電極中的電流值并轉(zhuǎn)換為電壓、放大輸出到鎖相放大器中，由鎖相放大器檢測(cè)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)同頻正交分量幅值反饋至機(jī)構(gòu)執(zhí)行單元；
機(jī)構(gòu)執(zhí)行單元：用于將正交分量幅值作為實(shí)測(cè)值，通過(guò)Z向和XY雙向兩個(gè)獨(dú)立的納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)及其控制器，控制探針與樣品之間的相對(duì)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SICM的正交幅值掃描成像模式的裝置，其特征在于所述電壓驅(qū)動(dòng)單元為信號(hào)發(fā)生器(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SICM的正交幅值掃描成像模式的裝置，其特征在于所述電流檢測(cè)單元包括膜片鉗放大器(2)、鎖相放大器(5)、玻璃管探針(3)、參考電極(4)；
所述膜片鉗放大器(2)的外電壓輸入端口與信號(hào)發(fā)生器(1)第一輸出端口連接，探頭信號(hào)端與玻璃管探針(3)連接，探頭地端口與置于溶液中的參考電極(4)連接，Imonitor端口與鎖相放大器(5)的信號(hào)輸入端口連接；
所述鎖相放大器(5)的參考信號(hào)端與信號(hào)發(fā)生器(1)第二輸出端口連接，Y輸出端與機(jī)構(gòu)執(zhí)行單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SICM的正交幅值掃描成像模式的裝置，其特征在于所述機(jī)構(gòu)執(zhí)行單元包括PID控制器(6)、人機(jī)交互界面(7)、XYZ三軸納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器(8)、Z向納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(9)和XY雙向納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(10)；
所述PID控制器(6)的電壓采集輸入接收鎖相放大器(5)的Y輸出端輸出的電壓，設(shè)定值輸入接收人機(jī)交互界面(7)輸出的設(shè)定值，PID控制器(6)輸出控制電壓至XYZ三軸納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器(8)用于閉環(huán)控制玻璃管探針的Z向運(yùn)動(dòng)；
所述人機(jī)交互界面(7)的X、Y、Z向控制端分別與XYZ三軸納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器(8)的X、Y、Z向輸入端連接，用于開(kāi)環(huán)控制樣品的XY方向運(yùn)動(dòng)和玻璃管探針的Z向運(yùn)動(dòng)；
所述XYZ三軸納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器(8)的X、Y向輸出端與XY雙向納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(10)的X、Y向輸入端連接，Z向輸出端與Z向納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(9)輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種SICM的正交幅值掃描成像模式的方法，其特征在于包括以下步驟：
1)信號(hào)發(fā)生器(1)輸出兩路同頻交流信號(hào)，一路通過(guò)膜片鉗放大器(2)衰減后、加載在玻璃管電極(3)上作為驅(qū)動(dòng)電壓，另一路輸入到鎖相放大器(5)參考信號(hào)端；
2)由鎖相放大器(5)獲取膜片鉗放大器(2)輸出交流信號(hào)的正交分量幅 值；
3)通過(guò)調(diào)整膜片鉗放大器(2)Ccomp參量，使鎖相放大器(5)正交分量輸出幅值的初始值從800-900mV衰減至100-150mV；
4)提高信號(hào)發(fā)生器(1)輸出的驅(qū)動(dòng)電壓，使鎖相放大器(5)輸出的正交分量幅值達(dá)到400-500mV；
5)由PID控制器(6)讀取正交分量幅值并作為掃描成像反饋控制量，通過(guò)PID控制器(6)輸出電壓至XYZ三軸納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器(8)中的Z向來(lái)驅(qū)動(dòng)Z向納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(9)，以保持玻璃管探針(3)與樣品(11)之間距離恒定；通過(guò)人機(jī)交互界面(7)控制輸出電壓至XYZ三軸納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制器(8)中的XY向來(lái)驅(qū)動(dòng)XY雙向納米運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(10)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)樣品掃描成像。
6.按權(quán)利要求5所述的一種SICM的正交幅值掃描成像模式的方法，其特征在于所述提取正交分量幅值具體為：提取與交流信號(hào)相位差為90度的幅值分量。
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G01Q60-00 特殊類(lèi)型的SPM [掃描探針顯微術(shù)]或其設(shè)備；其基本組成
G01Q60-02 .多個(gè)類(lèi)型SPM，即包括兩種或更多種SPM技術(shù)
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G01Q60-18 .SNOM [掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微術(shù)]或其設(shè)備，例如，SNOM探針
G01Q60-24 .AFM [原子力顯微術(shù)]或其設(shè)備，例如AFM探針
G01Q60-44 .SICM [掃描離子電導(dǎo)顯微術(shù)]或其設(shè)備，例如SICM探針
