《新型多重諧頻掃描探針顯微鏡的探索》是依託中國科學院力學研究所，由李暉凌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型多重諧頻掃描探針顯微鏡的探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李暉凌
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為一場帶有革命性的技術變革，輕敲模式掃描探針顯微鏡正在從表面形貌觀察工具，進而發展成為一種材料物性的表征和測量工具。但常規均勻梁自身的頻率回響特點，使得蘊含材料物性的高頻諧振信號總是被極大地削弱。為解決這一關鍵力學問題，本研究擬從改變懸臂樑的軸向質量分布的角度，使梁的高階振型所對應的固有頻率恰與針尖-表面力脈衝的高頻分量相適應，形成所謂諧頻懸臂樑，並且有可能進一步實現新型的多重諧頻模式，切實有效地充分利用多個高階振型，同時且有針對性地顯著增強放大梁的高頻諧振信號。從理論上全面揭示質量分布參數的總體影響規律，建立一種簡單、直接因而能夠從全局把握的諧頻設計方法。並在輕敲模式掃描探針顯微鏡基礎上實現多重諧頻掃描這一新型成像測量模式。探尋建立高頻諧振分量與材料性質參數之間的關聯，在對形貌進行輕敲成像的同時，同步獨立地給出基於物性的圖像，高速地反映刻劃樣品材料性質在納米尺度的空間反差變化特徵。
結題摘要
本項目探索實現輕敲模式掃描探針顯微鏡的諧頻掃描的途徑方法，本研究提出並建立了一種以附著集中質量塊方式調節微懸臂樑探針振動回響特性、實現諧頻振動的新方法。附著集中質量塊顯著改變懸臂樑長軸方向的質量分布，從而有效調節微懸臂樑高階振型所對應的固有頻率，使其恰與針尖－表面力脈衝的高頻分量相適應，從而實現諧頻掃描，以顯著增強放大蘊含材料物性信息的高頻諧振分量信號。本研究建立了一種簡單、直接因而能夠從全局把握的單質量塊諧頻設計方法，不僅在參數空間中全局性地揭示了集中質量塊的諧頻參數變化規律，更進一步逐一給出了二重諧頻梁的條件參數，從而可通過多重諧頻振動，同時利用多個固有振型各自分別增強放大不同的高頻諧振分量信號。這一研究對單個集中質量塊諧頻梁的設計給出了參數空間的全局“嚮導”圖。研究同時表明，增加集中質量塊的個數，可能實現更高重諧頻振動模式。我們利用附著雙集中質量塊的微懸臂樑分析，得到其多重諧頻參數，可實現高達四重的諧頻振動模式，並給出了求解四重諧頻參數的高效數值方法。根據多參數非均布質量分布微懸臂樑的諧頻參數研究，開展了諧頻微懸臂樑的實驗製備研究與其振動回響規律的測試。
