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采用捷联激光探测器的制导火箭比例导引实现方法被引量：1: 2013年; 围绕制式火箭弹精确制导改造的需求,提出了一种采用捷联激光探测器和比例导引的火箭弹制导控制方案。针对捷联探测器只能测量弹轴相对于目标的偏差角而无法提供比例导引所需的惯性视线角速度信号的难题,研究了基于捷联探测器测量的误差角和弹体姿态角速度信号的弹目视线角速度信号提取算法。在制导控制系统内部,基于自动驾驶仪与制导律相匹配的原则,设计了两回路过载自动驾驶仪。无量纲脱靶量分析与攻击静止目标的弹道仿真结果验证了所提方案的可行性。; 王磊朱伯立; 关键词：制导控制系统比例导引

一种适用于原位纳米力学测试的AFM测头被引量：1: 2017年; 设计并制作了一种适用于原位纳米力学测试的原子力显微镜(AFM)测头.测头由光学检测系统和Z向压电陶瓷微位移机构组成.其中光学检测系统采用光杠杆与显微镜同轴光路检测探针形变,压电位移机构内置电容传感器可实现探针进给量的闭环控制.标定实验表明该测头闭环位移分辨力优于10 nm,在标定范围内具有很好的线性.利用该测头对某型微悬臂梁法向弹性常数进行了测量,测得值与采用具有溯源性的标定方法所得结果一致.; 李艳宁曾荟燕吴森刘璐胡晓东; 关键词：原子力显微镜光杠杆电容传感器

银纳米线与二氧化硅衬底表面摩擦力的测量: 2016年; 银纳米线是制作纳米光电子器件的理想材料,了解银纳米线与特定衬底间的摩擦特性对于器件的设计和制备工艺具有重要参考价值。本文利用原子力显微镜(AFM)研究银纳米线与二氧化硅衬底表面的摩擦特性,为提高摩擦力测量准确性,依次借助斜面法和横向力曲线分别标定了AFM探针的扭转弹性常数和光杠杆横向灵敏度,同时对扫描器引入的横向误差进行了补偿。利用AFM纳米操纵技术记录了单根银纳米线由静止到整体滑动的全过程,实验测得直径50 nm银纳米线与二氧化硅衬底表面的最大静摩擦线密度和滑动摩擦线密度分别为1.07n N/nm和0.56 n N/nm。; 吴森张峻铭刘鸿志张锐胡晓东; 关键词：原子力显微镜银纳米线

X轴分离式高速原子力显微镜系统设计被引量：6: 2018年; 为了提高原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)的成像速度,本文提出了一种新的AFM结构设计方案并搭建了相应的实验系统。在该方案中,Y、Z扫描器集成于测头内驱动探针进行慢轴扫描和形貌反馈;X扫描器与测头分离,驱动样品做快轴扫描。X扫描器采用高刚性的独立一维纳米位移台,能够承载尺寸和质量较大的样品高速往复运动而不易发生共振;同时Z扫描器的载荷实现最小化,固有频率得以显著提高。为了避免测头的扫描运动引起检测光束与探针相对位置的偏差,设计了一种随动式光杠杆光路;为了便于装卸探针以及精确调整激光在探针上的反射位置,设计了基于磁力的探针固定装置和相应的光路调节方案。对所搭建的AFM系统的初步测试结果表明,该系统在采用三角波驱动和简单PID控制算法的情况下,可搭载尺寸达数厘米且质量超过10g的较大样品实现13μm×13μm范围50Hz行频的高速成像。; 刘璐吴森胡晓东庞海胡小唐; 关键词：原子力显微镜扫描器光杠杆

基于扭转谐振模式3D-AFM的微结构侧壁形貌检测: 2016年; 针对半导体器件微结构侧壁关键尺寸检测需求,设计了一套三维原子力显微镜(3D-AFM)系统.该系统采用针尖末梢为喇叭口形的悬臂梁探针,以扭转谐振模式实现横向轻敲扫描.介绍了该3D-AFM系统的结构组成和工作原理,对系统的横向检测灵敏度进行了标定,获得了喇叭口针尖与样品侧壁横向接近过程中探针扭转振幅的变化曲线.利用该系统对栅格标样侧壁局部形貌进行了线扫描和面扫描,所得轮廓具有较好的重复性,且测量所得形貌特征与常规轻敲模式扫描结果一致,表明本文所述3D-AFM系统及工作模式能够用于微结构侧壁形貌的检测.; 刘璐徐建国吴森张锐徐临燕胡晓东; 关键词：原子力显微镜

具有溯源性的原子力显微镜探针法向弹性常数标定系统被引量：3: 2014年; 原子力显微镜(AFM)悬臂梁探针的弹性常数在微纳米尺度力学测试中十分重要,其准确程度直接影响力学测量结果的可靠性,故需对其进行精确标定.因天平法的测量结果可溯源,本文在已有天平法的基础上,研制了一套新型标定系统.该系统将AFM测头与超精密电磁天平相结合.微悬臂梁在精密位移台的带动下接触天平并产生弯曲,接触力由天平测得,微悬臂梁的弯曲量由光杠杆检测,并通过反馈系统进行精确控制,最后根据胡克定律计算出弹性常数.利用本系统对4种不同型号商用微悬臂梁探针的法向弹性常数进行了标定,标定结果表明本系统具有良好的测量重复性.通过进行不确定度分析,得到测量结果的相对标准不确定度优于2%.; 宋云鹏吴森耿新宇傅星; 关键词：悬臂梁原子力显微镜

改进型微悬臂梁弹性常数标定系统被引量：2: 2018年; 微悬臂梁作为原子力显微镜中感受微观力的关键元件,其法向和横向弹性常数的可溯源测量是微观力准确定量的前提。受微电子加工工艺的限制,微悬臂梁形状参数与其法向弹性常数无法准确标定,其横向弹性常数更是缺少广泛认可的标定方法。在天平法的基础上对标定系统进行了改进设计,超精密电磁天平与光杠杆结构的结合,能够准确测量微悬臂梁弯曲量及所受作用力,提高了法向弹性常数的准确度。设计了微孔样片和倾斜加载方式,实现了横向弹性常数的间接测量。基于本系统分别对3种商用微悬臂梁的法向或横向弹性常数进行了标定,并采用基于扫描电镜的尺寸参数法比对测量,实验结果重复性好、相对偏差小。研究结果表明该校准系统和方法可作为微悬臂梁弹性常数标定的参考方法。; 耿新宇宋云鹏傅星吴森; 关键词：微悬臂梁

AFM微悬臂梁探针弹性常数各种标定方法的比较与分析被引量：5: 2015年; 微悬臂梁探针是基于原子力显微镜(AFM)的微纳尺度力学测试中重要的力传感元件,其弹性常数的准确程度直接影响力学测量结果的可靠性。但是,目前已有的众多标定微悬臂梁探针弹性常数的方法都有各自的局限性,且准确性各异,因此需要对各种方法进行对比来选择出最佳方法。选取三种商用悬臂梁探针利用本实验室搭建的基于天平法的可溯源微悬臂梁探针弹性常数标定仪对其法向弹性常数进行标定,之后再将相同悬臂梁用三种常用标定方法(尺寸参数法,Sader法,热噪声法)进行再次标定。对不同方法测量结果进行比较,分析并详细讨论每种方法的优缺点与适用范围。结果表明相比于其他方法,微悬臂梁探针弹性常数标定仪(天平法)可测范围广,精度高,可溯源,可成为精确标定各种悬臂梁探针弹性常数的最佳方法之一。; 宋云鹏吴森傅星徐临燕; 关键词：微悬臂梁原子力显微镜

工业型扫描探针显微系统样品快速定位方法被引量：2: 2015年; 针对工业型扫描探针显微镜(SPM)在大尺寸晶圆样品检测中对扫描区域进行粗定位的需要,提出了一种基于数字图像处理的快速定位方法.该方法首先实现对样品表面的快速自动聚焦,之后利用图像匹配技术寻找样品表面的定位标记,最后通过坐标变换得到各待测区域在系统坐标系下的位置.根据晶圆样品表面的特征,在自动聚焦过程中选取Robert算子作为聚焦评价函数,并以变步长的爬坡策略搜索焦平面;在图像匹配过程中采用SURF算法提取图像上的标记特征,并利用双向匹配方式提高匹配准确性.实验表明,采用该方法实现粗定位耗时小于30s,定位误差小于5μm.; 胡晓东万建峰吴森徐临燕李凯凯徐建国卢念航; 关键词：自动聚焦图像匹配

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国家自然科学基金(61204117)

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