原子力显微扫描云纹法的相移技术研究

提出一种原子力显微镜扫描云纹法的相移新技术 ,运用原子力显微镜的压电扫描头作为相移元件 ,对所得云纹图像可进行 0 - 2 π范围内的四步相移。对该方法的测量原理和实验技术进行了详细的阐述。作为典型实验和应用实例 ,分别对由全息光栅和含热变形的电子封装试件栅形成的云纹进行相移分析。成功的实验结果表明 ,该方法是可行的 ,为微米云纹方法的条纹处理提供了一种新途径。该方法可望在微观变形的云纹法测量中发挥积极作用     

扫描隧道显微镜纳米云纹法的实验研究

提出了应用扫描隧道显微镜(STM)纳米云纹法测量面内位移的原理。测量中,把扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅,把物质原子晶格栅结构作为试件栅,对这两组栅线干涉形成的云纹进行了纳米级变形测量。对扫描隧道显微镜纳米云纹的形成原理及测量方法进行了详尽的讨论,并运用该方法对高定向裂解石墨(HOPG)的纳米级变形虚应变进行了测量研究,得到了随扫描范围变化的虚应变场,并与理论值进行了比较。     

数字仿真形貌影栅云纹法及实验系统的原理

基于影栅虚云纹场的概念，提出并实现了对形貌影栅云纹法利用计算机布置影栅云纹仪各种光场，自动生成高质量全场仿真影栅云纹图，建立了一种数字仿真形貌影栅云纹法自动测量和处理一体化实验系统（全文简称为实验系统）.系统特别适合于作为形貌影栅云纹法误差分析的评估系统，对光场布置不同的影栅云纹仪及其对应的相移值近似程度不一样引起的初始系统误差进行分析、预测和评估，给出减少这种系统误差应遵循的准则.     

扫描探针显微学中的云纹方法

在扫描探针显微镜（SPM）的扫描过程中，由SPM的扫描线与物质表面周期性晶格结构进行干 涉可以形成纳米云纹图像.采用高取向热解石墨（HOPG）和云母作为试件，分别对扫描隧道 显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）云纹进行了研究，实验结果与理论分析完全一致.SPM 纳米云纹法在纳米测量和表征方面具有较大的应用前景. 关键词： 云纹 SPM 晶格栅线 纳米测量     

基于液晶显示投影技术的数字影栅云纹相移实现方法

影栅云纹是物体离面变形和表面形貌测量常用的一种比较简单的方法,用单纯的影栅云纹法即便在最好的光学系统配置情况下测量精度也只有1~100μm左右,在影栅云纹测试方法中引进相移技术是提高测量精度的主要手段。采用液晶投影仪和数字图像处理技术实现数字影栅云纹测量的准确数字相移,避免了在影栅云纹法中使用结构比较复杂或特制的相移机构。由计算机产生相移条纹图经液晶显示投影,应用实时图像灰度算术相减技术得到数字相移影栅云纹条纹图。该方法具有“基准栅”的栅距和相移步长实时可调,配置高速图像采集系统和图像后处理软件,可将相移技术引入动态测量中,从而提高动态测量的精度的优点。最后的悬臂梁实验结果证实了该方法的有效性。     

纳米云纹法条纹倍增技术研究

提出了一种纳米云纹法的条纹倍增技术，可用于单晶材料纳米级变形测量.在测量中，单晶材料的晶格结构由透射电镜（TEM）采集并记录在感光胶片上作为试件栅，几何光栅作为参考栅.对纳米云纹条纹的形成原理，透射电镜放大倍数与试件栅的频率关系，条纹倍增技术，位移、应变测量方法等进行了详细讨论.该方法不仅能够测量连续力学参量，如应变和位移，而且能够表征纳观非连续参量，如位错、夹杂.     

数字纳米云纹法的实验研究

提出了一种新的测量物质纳米级变形的云纹方法———数字纳米云纹法,在测量过程中,借助于各种电镜,采用具有周期结构的晶体物质的晶格或一些过渡金属、贵金属材料规则的表面原子重构作为试件栅。该试件栅的节距可达到亚纳米的量级,使得该方法可以在纳观范围内测量物体的面内位移,应变。参考栅采用计算机绘制的正弦型数字栅。详细地论述了该数字栅的制作方法,数字纳米云纹条纹的形成机理,及位移、应变的测量方法,云纹条纹的相移方法和倍增方法。     

AFM制作纳米光栅技术研究

在扫描探针纳米加工技术的基础上,提出了利用原子力显微镜(AFM)来制作高频光栅的新工艺。利用AFM硅制探针,在接触模式下对光盘(聚碳酸酯材料)进行刻划试验。对刻划光栅的工艺参数进行优化,得到了纳米量级光栅。并将刻划所得光栅应用于数字云纹法,与数字参考栅干涉形成微/纳米数字云纹。实验结果表明,该法所制得的光栅可以应用于实际变形的测量。     

SEM扫描云纹法的相移技术研究

提出一种扫描电镜(SEM)扫描云纹法的相移新技术,通过SEM系统控制电镜电子束扫描线移动,对获取的云纹图像实现0-2π范围内的四步相移,从而获得了更高的位移测量灵敏度。同时对SEM扫描云纹法的测量原理以及相移实验技术的原理进行了详细的阐述。并将该技术应用到电子封装试件栅的相移分析中。实验结果证明了该方法的可行性,该方法为微米云纹法的条纹处理提供了一种新途径。     

水转印栅线聚氨酯大变形及动态力学特性测量

将水转印工艺与数字图像处理方法结合,提出水转印栅线相移云纹法,该方法可用于聚氨酯类超弹性材料大变形测量。通过水转印制作试件栅与参考栅,并采用计算机对两者的数字图像进行算术相减,得到数字相移云纹条纹;运用Carré算法从相移云纹条纹图中提取出面内变形相关的相位。所提方法仅用一幅试件栅与参考栅图像实现试样变形信息的自动、准确提取,可为动态大变形的测量提供一种成本低、有效精确的测试手段。给出了所提方法用于聚氨酯圆环静载压缩变形定量测量,及圆棒的冲击压缩动态变形特性实验研究的结果。     

基于虚云纹原理的数字相移形貌影栅云纹仿真系统

在阐述形貌影栅云纹法的虚云纹原理的基础上,利用计算机模拟了各种光场中的全场仿真影栅云纹图,结合相移技术创建了以精确解答为基准的数字相移形貌影栅云纹仿真系统,并且讨论了点照射—点观测光场设置下使用相移法必然会引入系统初始误差的普遍现象。通过对点照射—点观测光场中参数差异所带来不同的系统初始误差进行分析和评估,得到了降低这种光场系统误差所应遵循的准则。这些新的工作对规范、合理设计数字形貌影栅云纹仪实验系统和对特殊的光场设置进行误差分析将有所帮助,进一步对研究工作的前期准备具有启发和指导作用。     

纳米云纹法实验研究

结合原子力显微镜技术提出了一种新型纳米云纹方法 ,并应用该方法进行纳米范围的变形。实验中选用原子力显微镜显示屏的扫描线做为参考栅 ,云母和高纯定向石墨的晶格结构做为试件。对纳米云纹形成原理及测量方法进行了详尽讨论。运用该方法对强脉冲激光辐照激光照射之后云母试样的剩余变形进行测量研究。成功的实验结果表明这种方法是可行性的 ,可望在纳米力学行为研究中获得广泛应用。     

电子束刻蚀法制作微米/亚微米云纹光栅技术

本文应用电子束刻蚀技术并结合真空镀膜技术提出了制作电子束云纹光栅的新方法。首次提出三镀层制作双频电子束云纹光栅的新工艺。所制得的光栅可在两频率下应用电子束云纹法测量物体的变形。同一般光栅相比 ,这种双频光栅变形量程范围更大。在本研究中 ,运用电子束刻蚀法并结合真空镀膜技术制作出 0 .1μm间距 ( 10 0 0 0线 /mm光栅 )的电子束云纹光栅。应用所制作的 10 μm/1μm双频光栅与相对应的电子束参考栅干涉 ,分别得到对应的电子束云纹场。文中对制栅工艺及方法进行了详细的讨论。     

扫描离子束云纹法

提出了一种在微米尺度下测量物体面内位移的新型扫描离子束云纹法。对该方法的测量原理以及变形测量的精度进行了阐述。以平行云纹和转角云纹为典型实验对该方法的测量精度进行了检验。该方法成功地应用于微电子系统结构在去除SiO2牺牲层后的残余变形测量。实验结果证实了该方法的可行性。     

硬度压痕表面积的共聚焦测量方法

提出了一种对角线长度小于20 μm的硬度压痕表面积共聚焦测量方法。激光扫描共聚焦显微镜以0.1 μm的间隔逐层对试样的压痕进行扫描测量，对全部数据集合的包络拟合获得压痕的三维数据。旋转平面法与法向量特征相结合精确提取压痕，通过三角网格构造算法得到压痕的表面积，进而计算出试样的硬度值。共聚焦测量方法与传统成像光学显微镜测量方法相比分辨率提升了30%，合成标准不确定度平均减小1 HV。实验结果表明:共聚焦测量方法实现了压痕表面积的高精度、高稳定性测量。     

基于影栅云纹的大变形测量及应用

介绍了影栅云纹的原理和优点,将其用于软、硬物质的形变、形貌以及表面平整度检测。实验研究表明,影栅云纹法适用于软物质的大形变测试,尤其对大梯度的待测物具有较好的测试效果,对硬质材料表面平整度及缺陷具有较好的无损识别能力。实验系统配置简单,实验重复性好,易于操作。实验结果可以以环形干涉图定量显示或以平面干涉条纹陡拐定性显示缺陷部位。     

TEM纳米云纹法测量纳米碳管变形

提出了透射电子显微镜(TEM)纳米云纹法的新技术,首次将该方法用于单根单壁碳纳米管的残余变形测量。纳米云纹由计算机显示器扫描线与碳纳米管束TEM图像干涉而成。该方法具有纳米级空间分辨率,可直接测量碳纳米管的力学性能。对TEM纳米云纹法的原理进行了详细的阐述,并利用不同管径的单壁碳管束产生了云纹。对直径为7.5nm的弯曲碳管束的残余变形进行测量,直接得到了其中一根直径为1.0nm的单壁碳管的残余变形场。实验结果证明了该方法的可行性。该方法为纳米尺度的碳管力学性能测量提供了新途径。     

物理光学

光的干涉与衍射O348.122006020851形貌影栅云纹法中各光场设置比较及其误差分析=Com-parison and error analysis of optica field arrangements inshadow Moire topography[刊,中]/云海(大连理工大学工程力学系.辽宁,大连(116024)),云大真∥大连理工大学学报.—2005,45(6).—781-784形貌影栅云纹测量中主要有4种光场:平行照射-平行观察、平行照射-点观察、等距点照射-点观察和不等距点照射-点观察光场。光场的选择与布置直接影响测量结果中系统误差的大小。为此通过对上述4种光场的特点进行分析比较,给出了通常采用的光场参数下的误差分…     

测量微细尺度流体温度场的傅立叶变换激光云纹技术

本文研究了一种能测量微细尺度流体温度场的激光云纹技术。激光云纹法利用莫尔条纹的位移量或者位相变化来计算光线穿过位相物体时产生的偏转角,并由此获得流体的温度梯度和温度场分布。激光云纹技术具有灵敏度高,空间分辨率高,稳定性好,实时观测等优点。本文介绍了激光云纹法的测量原理、实验技术,并利用该方法测量了加热细丝自然对流的微细尺度温度场分布。     

高分辨显微镜纳米云纹方法的发展与应用

介绍了近年来发展的纳米云纹法及其新的应用。这些方法是基于原子力显微镜、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜的原理提出来的。纳米云纹法能够对物体的微/纳观变形提供定量的分析。详述了这些方法的测量原理和实验技术,并进行了新的应用研究。实验结果论证了这些方法的可行性,并证实了这些方法具有纳米级的位移测量灵敏度。