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1、原子力显微镜江徐州农机厂王更 新五五八心卜一、的发展驱动 下作维运动,如果在试料、探针之间保持一定的世界最新型原子力显徽镜祠从仔以加珑价即伪井是年由电子扫描跳道显徽镜节 改段吕以日详的发明者压试制成功的,年完成了实用化装并开始投放市场,目前在世界上的普及速度大大超过了毛在其理由是飞疙不能侧 定绝缘材料,而不但具有与苏同等商的分辨能力,还能直接侧定包括绝缘材料在内的各种物质。由于口以能够逐个地识别原子,所以作为显徽镜来说是划时代的,但是不 能直接侧定绝缘钧质是它的最大缺点。使用争滩侧定绝缘物质时,必须在试料表面盆上一层导电薄腆,这时由于导电膜使试料表面发生了徽细形状的变化,所以观察结果不能完全反
2、映出实际形状。如何正确地反 映出绝缘物质试料表面的真实情况,是自飞问世以来最大的愿望,而的出现就完全能够满足这些要求。由于 自然界中存在的物质以及工业产品中有很多是绝缘材料,所以比节 刁有,更广的应用范围,的实 用化是物质表面计侧手段的,大革断。如果在八上 附加 一些其它功能,那么就不仅可以侧出试料表面的形状数据资料,而且还能检侧出摩攘力和徽力 的大小这一类的康攘力显徽 镜下丫州比。 场、磁力显徽镜州田伽卜,祀珑剑冲等,目前也已经开始步人实用 阶段。所谓人切已经进人普及期,代方面是指它的应 用范围迅速扩大,砚盖面越来越广,另一方面是指今后各种断型的八将不断涌现,可以适应各种需要。下 面 简要介
3、绍八万乳的原理、结构及发展 动向。图探针接近试料表面出现的引力 与斥力原子间 力和距离,这时对试料表面进行扫描,探针就能描绘出试料表面凹 凸的原子尺寸。如果再把加在精密传动装工上的 电压画象化,就能对应显示出试料表面的形状,这便是的侧定原理。二、的原理园园园僵僵僵服服服服 路路路路存存储器器祠是利用原 子间 力 侧定试料表面状 态的 高新技术。如果用锐利的探针接近试料表面就会象图所 示,最初出现引力,而后出现斥力,这两种力统称为原子间力。其中的斥力,对距离变化非常敏感,即使变化几个埃人,也会相差一个数级。图表示八的基本构成。试料在精 密传动装的图祠的基本构成的主要组成部分包括试料安装面、扫描系
4、统精密传动系统、扫描回路、探针及杠杆系统、探针杠杆变形检出系统、伺服回路、存储器、显示装等。年期们是利用试料与探针间流过的胜道电流进行侧定的,而八祠协则是利用原子间力完成计侧工作的原子间力的枪出,仅仅依靠探针杠杆系统的弱弹力。探针杠杆最初选用金、白金、不拐钥材料制作,做成惰或细 线状,现在使用如图所示的半导体材料加工而成。这种半导体材料,是在片上 附加一层和薄膜构成,一般做成长。户左右、厚。户左右的探针杠杆系统。由 于位出的原子间力在仓以下,所以探针杠杆系统必须充分柔软,另一方面因为在侧定点不可进免的要受到外界机械振动和音响振动的形响,所以还必须有足够的刚性。使用半 导 体材料加工制成的探针杠
5、杆系 统完全能够 胜任上述要求使用半导体材料能够制成比金属更薄的情,因此可以侧作出极小形状的探针杠杆系统,称之为徽细杠杆系统。在使用金属惰制作探针杠杆系统时,采用金刚石做成的尖焊接在探针杠杆顶端,而使用半导体材料制作徽细探针杠杆系统时,尖端和探针杠杆做成一体。圈用半导体材料加工而成的探针杠杆探针杠杆变形的检出,目前大多采用光学法,图表示了光学法的工作原理。用激光琅成几十徽米的点 照半导体激光分型光敬半导体原件 只在侧定环境上有很大的自 由度,从原理上分析,祠协与一样,对侧定环瑰没有任何特定的要求,所以它们的应用范围很广,但是二者在 实 用中目前还存在粉一定的差距。实 用的装,可以在大气中、超高
6、真空中、液体中使用,而现在的八实用装只能在大气中、液体中使用。这是因为在超真 空中和低下,探针杠杆的变形检出系统受到限制,所以现在还不能在这些环境中使用,预计年后才能实用化。现已投放市场的八万装,由通用化的主控侧器和图象处理装组成,以及按孺要配备的节 滩单元、刊单元、加份单元、下单元、单元,或者配以多个侧定单元转换使用。卜裸针洲定站探针侧定站由主控制器和图象处理装 工构成,可以对配备的侧定单元进行控制,并对取得的数据进行圈滚处理。还可以具备下列先进功能自动侧控侧功 能能配合试件表面凹 凸 自动设定侧 定范圈,把翻定范圈分成又肠的分拼能力。智能扫描功能能对侧定表面选择最佳扫描速度,同时防止探针与
7、试料的接触。商的操作性侧定条件的设定是通过已有操作 接口进行的,最多可以储存种侧定条件,因而 能迅速适用多种试料的侧定。丰 富的 图象处理与解析软件能够从任愈视点作出被侧试件的维图象,具有各种睡 波器、倾斜正等丰宫的功能和对皮。万全色敏锐地表现被侧试样的 图象,此外,具有能瞬时解析粗橄度、长度、直方图、定位侧、定位系效特性曲找娜的软件,可以对试料进行定评价。电化学使用电化学,可以直接观察到发生电化学反应时试料表面的变化情况。图是电化学争 左的构造示探针杠杆检出言号傲光谭探针杠杆座图光学法的羞本原理射在探针杠杆背面,将反射光透过光敏半导体原件分割成两个部分,杠杆的变形促使两者的光发生变化,把这个
8、变化的差值放大,转换成杠杆变形的 电信号,用作控侧执行原件精密传动装的伺服信号。探针杠杆扫描装代 梢密传动装悦灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭灭次次 嘟嘟、,、一一一夕夕 抓抓抓气 试试试件件件件件三、典型的从装图电化学人丫的构造示图材料工程图,主要由激光每、枪出器、探针杠杆座、探针杠杆、试样、溶液枯、扫描装等组成。使用这种 装,已成功地观察到硅底板上白金的电析实验。侧田在八原理中业已说明,它是利用了试料与探针之间 出现的 引力 和斥力 的作用,达到 侧定目的 的,一般观察试料 表面凹 凸,是在斥 力的范围内进行,这是因为侧定时总是把试料和探针间的距离,从尽可能接近处再行分解开来的缘放。另一方
9、面试料表面的徽力,可以作为试料和探针间的引力检出,检出的原理是,徽性引 力造成的振动频率,在探针杠杆共振叔率附近,由于共振的影响,使探针杠杆的振幅发生变化,若在试料表面侧中抓住这个振幅的变化,就能得到磁力强度的变化,从而反映出试料表面的凹 凸 图象,使用这种方法可以观察到试料表面的状况。但是,从分辨能力上看,比使用试料与探针接近的斥力范围侧定法要差得多。然而当侧定生物体这类柔软的试料 时,扮正法趁免了使用探针可能造 成试料的变形,这是它的一大优点。四、研究课皿与展扭侧定环境的今样化八与冬 通一样,从原理上分析,对侧定环境役有什么特定选择,在大气中和被体中侧定的八装,已经投放市杨,但是还没有已经
10、实现的超真空 用、低沮用装。能忍耐这种特殊环境,并在其中 良好操作的探针杠杆变形检出系统,尚未开发成功,现有的几种方案仍处于实验室水平,预计年后才能实 用化。提育宜幼性与校正绝对位作为精密执行元件传动装工使用的压电换能器,必然存在带后现,同时存在的机械性干扰,造成了 电压一位移的非直线性,对侧定精密形状的绝对值造成不利的形响。消除带后现象的作用,提高宜线性,并依此修正图象的方法,正在试脸中,现在仍没有修正绝对值的标准试件,这是问皿的关健。目前使用的分段方法最小尺 寸 可达几个埃的水平研制出修正绝对值的标准试件,正在努力中。八探针的尖锐化现在的探针一般使用,从 材料做成整体式探针杠杆系统,探针尖
11、呈四角锥体,底边和 高只有几个徽米,但是,顶角为。左右,很不尖锐,在侧定凹凸大的试料时,会触及探针的侧 面,侧定得到的 图象和试料实形不完全相符。用的探针,已成功地使用电解研磨法,侧作出顶角 为左右的探针,祠探针的尖端尖锐化方法,也发表了几种方案,近期将会有所央破。,泥的加工应用将物质表面按照原子顺序进行加工,是最终的加工方法,这个设想作为实脸室水平,已有几个成功的报告。它们大多是使用们从祠从的探针,对试料进行机械性操作,再加上热、电场、化学反应等的合作用,实现加 工的目的。但是从加工邃度这一点上粉,还达不到实用水平,预计完全实用的装仍浦过几年才能出现。考文橄啥精密铸造技术的新发展精 密铸造技
12、 术的发展已有 很 长的历史。若从失 蜡工艺算起,精铸技术很早以前就已用来制作服像、工艺品和珠宝首饰了。现代精铸技术最显著的发 展,在于工艺的改进使用 常规的铸造技术 就能 生产钦、借及其合金。铁 合金 精 密 技术发 展于。年代中期,。年代初就已成为常规铸造。初 期的工 艺能生产专供军用飞机使用的形 状复杂的小零件。而工艺的不 断提高,使目前只能 生 产其它金属材 料的精铸技 术,也能用来有效地生产形状复杂的伙零件。精祷技 术在嫩气涡轮 发动机顿城占有很大一市场,特别是在大型铸件方面。目前,国际市场的徽烈竞 争在于 降低成本、提高质,这使铁铸件更具竞争 能力。精铸技术的请多提高和改普,使袄铸
13、件不仅在民用航空,而且在非航空 工业中得到广泛应用。精 密伙铸件通常在最新一代飞机构件上应用,例如波 音。飞机和空中客车飞机。铁铸件还普遏应用在医学领城,如 侧造体内移植器件等。最新技术的应用 实例 是 波音飞机上的复 杂傲合金防热早。这 些铸件粉起来 是用金属薄板侧成的,但实际 上是由单片下,合 金 精 铸而成的这种防热草 是薄壁铁合金特件,它代衰了 目前大型绪构框 架铸件的最新水平。该铸件现已配套出咨,并侧造出 了长度超过的防 护 草。这种防护 草 用于保护机具免受从一。、刃。或瑞达发动机排出的徽气的腐蚀。在恤设备上 开始 生产的 另一 种部件是通 用电气公司一。发动机风扇框架的大型傲祷 件,其宜径为、重掩由毛拟合金整体铸 造而成。这种大型燃气涡轮发动机由各种支 柱和气流通道表面铸造姗网构成,这是目前世界上 生 产的大型、最复 杂的钦铸件。】公司正在对肠设备 作进一步的改良,更名为众乓扣设备。该设备用 于批生产大型杂结构俄合金飞机框架和发动机零件。精密铸造技术仍 在不断发展,应 用 领城也在 不断扩大。由于解决熔 触铁的反应 能力问压尚有困难,因此世界上只有少数几家公司能够生产大型 复 杂的性合金铸件。傅孙蜻译云,校年期
