基于压膜阻尼效应的纳米振动传感光机系统设计

作者：梁亮; 梁文峰; 翟胜杭; 杨铁; 于鹏^*

来源：微纳电子技术, 2023, 60(11): 1863-1870.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2023.11.019

• 光机系统
• 压膜阻尼效应
• 振动测量
• 纳米级
• 传感

原子力显微镜(AFM)在微纳成像、测量等领域有着举足轻重的作用,然而振动引起的噪声对其成像和测量有较大影响。为减小振动影响,采用双测头差分的方法进行测量成像,而双测头测量系统中测振测头需满足小型化的需求。因此,提出一种基于压膜阻尼效应的纳米振动传感光机系统,旨在满足该需求。通过对系统的光路与结构进行设计,实现系统的小型化,并且仿真验证了设计的合理性。在此基础上,搭建实物进行实验,测量系统的底噪、灵敏度、带宽等参数,以验证理论分析的正确性。实验结果表明:测头部分的尺寸仅为25mm×40mm×40mm,系统的底噪低于■,灵敏度为1823nm/V,带宽为705Hz,分辨率为0.8nm。本系统可实现对于AFM测头纳米级的振动测量,为AFM的振动噪声测量提供了一种方法,并且为实现AFM测头微型化提供了参考。

• 单位
  中国科学院; 沈阳建筑大学; 机器人学国家重点实验室; 中国科学院沈阳自动化研究所