一个用于纳米压痕和应力测试的 全自动原子力显微镜系统

本文设计了一台专门用于纳米压痕和应力测试的原子力显微镜.显微镜的基座由三个步进电机控制,显微镜的精确运动由MCL压电陶瓷控制.显微镜的主动传感器由水晶音叉与粘在音叉上的探针组成,探针与待测样品之间的应力作用由一个精密超声波传感器来测量,传感器的信号由两台锁相放大器来处理.最终,所有数据由FPGA卡集成接收并传给电脑控制器.显微镜的主控制器用LabVIEW编写,主要负责Z方向扫描、信号处理以及数据的图形化显示.控制器中植入了手动和自动两种模式,用来控制显微镜的运动和进行信号处理,在运行过程中用户可以在两种模式之间切换.调试与试运行结果显示,该原子力显微镜有简单灵活、使用方便等诸多优点.