石英音叉扫描探针显微镜

石英音叉是一种谐振频率稳定、品质因数高的时基器件,其音叉臂的谐振参数(谐振振幅和谐振频率)对微力极其敏感。利用石英音叉对外力的敏感性,与钨探针结合,构成一种新型的表面形貌扫描测头。该测头与xyz压电工作台结合,利用测头音叉臂谐振频率对扫描微力的敏感性,研制基于相位反馈控制的扫描探针显微镜。首先介绍石英音叉测头的构成、工作原理和特性测试,以及由该测头构建的扫描探针显微镜的结构和测试、分析。通过对测头和系统的测试结果分析,系统达到1.2 nm的垂直分辨率,并通过对一维栅的测量,给出扫描获得的试样表面微观形貌图以及相位图,证明系统的有效性。另外,由于采用大长径比的钨探针,该系统具有测量大深宽比微器件表面轮廓的能力。

用于音叉式原子力显微镜的探针制备

建立了一种电化学腐蚀法钨探针制备系统,通过对电化学腐蚀过程中微弱电流信号的实时检测,实现对腐蚀电路快速通断的自动控制,断电时间0.3 ms。该系统制备出了具有与理想轮廓一致的指数形探针。分析了电解电压、电解液浓度与腐蚀电流的关系,得出腐蚀最佳参数。将石英音叉与钨探针粘接构成原子力显微镜测头,完成了调幅模式下的力曲线测试。实验结果表明:制作的钨探针满足原子力显微镜测头性能要求,音叉信号稳定,能识别10砌的运动变化,为研制高性能音叉式原子力显微镜提供了实验技术基础。

双叉式叶尖结构对风力机气动噪声的影响

为降低风力机的气动噪声,提出一种用于小型风力机的双叉式叶尖结构改型设计方案,在风洞实验室开展了风力机外特性测试与气动噪声试验。试验结果表明:双叉式叶尖结构在3~9 m/s的低风速段和中风速段能提高风力机的输出功率;双叉式叶尖结构可降低风力机风轮旋转基频所对应的最大声压级与叶尖涡脱落频率所对应的声压级。由此可知双叉式叶尖结构能有效降低风力机的气动噪声,其中叶尖夹角为90°的双叉式叶尖结构降噪性能最优。

双叉式叶尖结构对风力机流场特性影响的数值模拟

以波音737MAX机翼的双叉式叶尖结构为风力机叶尖改型设计思路,设计出双叉式叶尖结构风力机,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)进行数值计算。结果表明:双叉式叶尖结构风力机叶片压力差、叶尖线速度小于未改型风力机叶片,但上叉与下叉压力差总和大于未改型风力机叶片,增大了双叉式叶尖结构风力机总输出功率,主要影响因素为叶尖开叉角度。通过风洞实验验证了数值模拟的合理性,实验和数值模拟表明双叉式叶尖结构风力机尾迹轴向速度损失小于未改型风力机。

基于音叉式AFM测量的软件控制研究

基于音叉式原子力显微镜(AFM)的基本原理,设计了一个幅度调制模式下的测量控制系统,该控制系统的主要实现功能为针尖接近、针尖工作点位置保持和样品的表面形貌测量。实验得到针尖在不同激励电压下的接近曲线,针尖分别在100 mV、200 mV、500 mV、1 V激励下,工作区间大小为4.7 nm、8.5 nm、12.1 nm、15.7 nm,灵敏度分别为0.0423 V/nm、0.0564 V/nm、0.0861 V/nm、0.0831 V/nm。实验得到针尖工作点位置保持过程中的纳米位移台位置变化曲线,针尖工作点的正向偏移值为2.3 nm,负向偏移值为1.3 nm。表面形貌测量采用X轴双向扫描模式,即在纳米位移台于X轴方向上的往返过程中分别测量1次表面形貌数据,对正向扫描和反向扫描的数据进行计算处理;正向扫描的间距误差为5.2 nm,高度误差为0.3 nm,反向扫描的间距误差为6.4 nm,高度误差为0.5 nm。

钢叉叉尖热挤压成形工艺及其设备的研究

本文论述机制钢叉叉尖原工艺所存在的问题.提出了脉冲式径向热挤压成形新工艺,为实现该工艺研制出脉冲式径向挤压头.阐述加工四股钢叉叉尖的四轴成形机方案设计与结构设计应考虑的问题.最后,文章从加工质量、生产效率、经济效益与社会效益以及该研制成果的应用归纳几点结论.

Self-Sensing and –Actuating Probes for Tapping Mode AFM Measurements of Soft Polymers at a Wide Range of Temperatures

Self-sensing and –actuating probes optimized for conventional tapping mode atomic force microscopy (AFM) are described. 32-kHz quartz tuning forks with a chemically etched and focus ion beam (FIB) sharpened (curvature radii are 5-10 nm) tungsten tip are stable at air and liquid nitrogen atmosphere and at a wide range of temperatures. If driven at constant frequency, the scan speed of such sensors can be up to 3 Hz. AFM was performed on polymer samples in order to study the stability and applicability of these sensor for investigation of soft materials with high dynamical tendencies.

检衡车发展的现状及展望

本文对目前普遍使用的几种检衡车进行了对比分析,指出了它们各自的优势和缺陷,为准备购置检衡车的单位和部门提出了自己的建议,并对未来新型式检衡车的发展进行了说明。