SPM探针制造技术的研究和发展

探针是扫描探针显微镜的核心部分,结构及针尖的表面状态会影响此类仪器的操作性、可控制性、工作稳定性、可靠性以及其它性能的发挥。探针及其相关技术的研究进展成为人们十分关注的问题。探针对表面物理信息的检测是一个针尖与试样表面相互作用的过程,包含物理、几何关系,还包含表面微观化学作用及其它微观因素的影响。本文探讨探针与表面相互作用关系,并就近些年探针技术发展讨论探针性能、针尖及相应结构的改进,探针功能的拓展以及功能的组合,讨论相关制备技术方法、特点和相应检测条件、适用环境等。

纳米加工和材料去除机理研究

针对钠米技术、微型机械在未来工程应用中对纳米级加工的要求,提出将扫描探针显微镜的技术和原理应用于纳米机械加工过程,实现纳米量级加工的可控性和加工结果的可观察性。给出了采用该方法进行纳米切削加工的试验结果,表明这一方法具有稳定、可靠的微加工性能。观察结果显示了材料去除加工的微观过程,被去除材料在刃前发生剪切变形前,与之约成90°的前刀面方向上切屑已充分变形。

扫描探针制备技术的研究现状及发展

探讨了近几年来探针制备技术的发展和趋势,分别就探针检测性能的改进、探针结构、探针检测功能拓展及多通道信息采集组合探针等几方面,对相关制备技术的方法、特点以及相应检测条件、适用环境展开讨论,这些方面反映探针制备技术正朝着尖锐化、多样化、功能化和组合方向发展。

纳米机械加工与材料表面性质研究

纳米科技的发展和应用涉及纳米器件的加工、制作以及加工表面特征、性质和功能等研究。获得能够控制在微小区域的纳米加工技术手段、能对不同材料进行纳米加工以及能对过程和加工表面进行检测分析等是十分重要的。本文结合扫描探针显微镜和金刚石超精密加工技术 ,对金刚石纳米切削展开实验研究。实验表明 ,结合扫描探针显微技术直接使用金刚石刃具进行材料的纳米量级机械加工 ,能够适应对不同材料微去除加工的要求 ,可同时对加工表面、机械加工机理以及表面的加工力学性能等进行综合研究 。

金属切屑中绝热剪切变形

分析金属高速变形的绝热剪切塑性失稳现象,并引入金属切削领域,阐述金属切屑中热塑失稳机理,并讨论绝热剪切带的特征.

显微镜技术和现状

显微技术近年来在两个方向上取得迅猛的发展,一是高分辨能力的显微术,另一是满足不同观察对象或要求的功能显微术.它们缘于成象方法的突破,基于现代物理方法和科学技术.本文讨论各种显微术的成象方法,扼要介绍代表的显微镜原理,讨论其现状和发展.

应用SPM技术开展纳米切削加工

纳米科技发展和应用的一个重要问题是 ,解决纳米尺度上的操作、加工和控制。本文针对目前传统机械加工方法在纳米量级加工能力上存在的不足 ,以及利用SPM探针针尖进行纳米加工在工程应用中所面临的技术问题 ,提出应用SPM原理和技术 ,直接使用金刚石刃具进行材料的纳米量级去除加工方法。文中应用该方法对石墨以及金属材料进行了微去除加工实验 ,研究和考察了纳米切削加工时 ,切屑形成和良好加工表面的形成。结果显示 ,这是一种好的纳米加工方法 ,既可作为材料加工过程的研究手段 。

创新意识与创新精神的激发和培养

创新创造是人类发展和进步的灵魂,是一个民族能够屹立于世界民族之林的重要特征。文章从创新创造是人类发展进步的需要,是人类具有的潜在本性,以及从问题提出、思考与学习、社会实践等方面展开创新意识与创新精神激发、培养等方面的探讨。

膝关节镜微创清理术中的手术刀具

膝关节镜微创清理术是国内外最常用的对膝关节生物组织进行手术切除的方法。由于膝关节镜微创手术视野小、操作空间狭窄,因此对手术器械的依赖程度远大于传统外科手术,常用的膝关节镜微创手术治疗工具种类繁多、结构精巧复杂,其合理设计、制造和使用,关系着手术切除生物组织的效率和切削损伤的程度,对于手术的成败及术后康复起着至关重要的作用。就膝关节镜微创清理术中生物组织的切除特性,简要介绍了国内外主流膝关节镜刨削刀具和刨削磨头的结构类型、切除机理和应用,指出了目前关节镜微创手术刀具存在的主要问题以及后续研究的主要方向。

SPM探针制备的新进展

扫描探针显微技术应用越来越广泛 ,其探针制备技术也不断得到开发。从探针结构的改进和探针功能的扩展等方面对近几年来探针制备技术的相关发展进行了阐述 ,探讨了 SPM技术的拓展和新应用 ,同时也讨论各种制备方法的特点和适用条件。

弹性浮动研磨机振动结构参数识别

由于金刚石研磨加工系统输入激励不能清晰确定,本文建立了与结构振动微分方程等价的自回归滑动平均ARMA时序模型对系统模态参数进行识别,将结构参数识别问题转换为ARMA模型参数辨识问题,并对采集数据进行小波降噪处理,提高了识别精度.

金刚石研磨机振动结构参数识别

针对金刚石研磨加工系统输入激励不能清晰确定,建立了与结构振动微分方程等价的自回归滑动平均ARMA时序模型对系统模态参数进行识别,将结构参数识别问题转换为ARMA模型参数辨识问题,并对采集数据进行小波降噪处理,提高了识别精度。

关节软骨手术切除机理研究现状

在关节软骨切除机理和临床医学手术效果评价等方面,采用的研究方法不同,对同一问题所得出的结论也不完全一致,各评价指标尚未有明确的统一标准。因此,充分了解手术器械对关节软骨的切除机理,有助于对关节软骨损伤进行合理治疗,并减少手术过程中手术刀具对其造成的二次损伤。本文在总结关节软骨生物力学特性的基础上,综述了软骨切除机理及损伤评估以及手术中软骨与不锈钢刀具间的摩擦磨损问题的研究进展,指出手术切除病变关节软骨相关研究存在的主要问题。

纳米操作加工过程定位检测问题研究

微纳米操作、加工、检测和控制在各个领域获得广泛的研究和应用,在微纳米层次上进行原位、定位的操作、检测、加工是经常遇到的问题。扫描探针显微镜技术(Scanningprobemicroscope,SPM)提供强有力的工具,人们利用其不同类型的针尖与相应样品表面产生的化学或物理作用达到目的。但扫描探针显微镜针尖同时用于检测、加工和成像,会因为针尖磨损、状态的改变,影响检测信息的准确性、可靠性,直接影响结果的判定。本文提出一种在微操作加工过程的定位检测技术,即操作过程工具和探针承担不同任务,工具负责加工操作,探针用于检测并定位于操作加工位置,进行了实验并分析讨论定位过程相关问题。

基于ARM的步进电机平稳控制

针对弹性浮动研磨系统中步进电机控制所存在的缺点,提出了基于ARM9芯片的嵌入式触摸屏界面控制方案。通过分析步进电机控制不平稳产生的原因,对步进电机步距角进行细分控制,得到平稳运行的控制效果。同时基于ARM9芯片,摒弃以往以PC机做为上位机进行人机交互的方案,通过直接操作触摸屏界面对步进电机进行控制,从而使步进电机操作可视便捷。

砷化镓吸收式光纤温度传感技术的解调方法

针对目前砷化镓吸收式光纤温度传感技术的数据解调方法叙述不详解且解调精度不高,本文以砷化镓光纤温度传感器的吸收光谱随温度变化的关系为基础,研究了一种基于光谱分析的砷化镓吸收式光纤温度传感技术的温度解调方法,提出一种新的数据处理流程。本文采用标准温度测量系统验证了该解调方法和数据处理流程。结果表明,在25℃~70℃区间内,测量精度小于±0.1℃;在70℃~250℃区间,测量精度小于±0.7℃。

基于曲线拟合的二自由度系统自由振动的响应参数求解

为了研究二自由度系统的载荷响应,获取响应参数,设计了二自由度系统自由振动响应参数的实验平台,分析了各因素对实验数据的影响,提出了一种基于曲线拟合方法获取自由振动物理参数识别的方法。将两弹性梁构成的单自由度单元通过弹簧耦合到一起组成二自由度系统,利用LMS振动测试仪采集到系统耦合之后的时域数据;通过1st Opt软件中麦夸特法(LM)+通用全局优化法(UGO)法来实现时域数据的曲线拟合,从而获取自由振动响应参数。结果表明:LMUGO可以凭借其极强的寻优能力和鲁棒性,很好地拟合了实验响应数据,求出了响应参数,是处理曲线拟合有力的工具。经过对相关系数、最小残差值等进行评价,证明了拟合方法的有效性。

基于弹性系统的金刚石表面研磨试验研究

提出一种基于弹性系统的金刚石研磨技术,并对该加工方法进行一系列的试验研究,试验结果表明该方法可获得高质量的金刚石表面.

原子力显微镜超微量注射检测的影响分析

微量注射与检测受到越来越广泛的关注和研究,例如细胞工程与基因工程中,采用显微注射其注射量对操作成功率影响巨大,注射量精确检测成为人们关注的课题。利用原子力显微镜具有纳米级高度分辨率的特点,设计悬臂装置对注射微滴重力产生的挠度进行检测,实现微滴量定量检测的目的。分析讨论影响微滴检测过程的扰动因素,其中采用悬挂机构有效抑制中高频扰动,观察注意到悬架式隔振系统水平方向的微小摆动对检测信号扰动不可忽视。研究中为抑制这种低频扰动对超微量注射检测的影响,设计液体阻尼器并采用增大水平阻尼与转动阻尼的方法使之得到有效地改善;进行皮升级注射量检测试验,结果表明所采用的基于原子力显微镜的超微量注射检测能够实现10～30pL微量注射检测。