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一种改进的原子力显微镜摩擦力标定方法-摩擦学学报
第 27 卷 第 5 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 27, No 5 2007 年 9月 TR IBOLO GY Sep , 2007 一种改进的原子力显微镜摩擦力标定方法 余家欣 , 钱林茂 (西南交通大学 牵引动力国家重点实验室摩擦学研究所 , 四川 成都 6 10031) 摘要 : 在传统标定 A FM 测力系统的楔形法基础上 ,通过线形加载的扫描方式 ,得到不同载荷下 A FM 针尖在平面和斜 面上的切向力 位移循环曲线 ,并进一步计算出不同载荷下的摩擦力标定系数 ,进而根据该系数随载荷的变化趋势 ,选 取高载下相对稳定的数据作为最终的标定结果. 结果表明 , 由于改进的楔形法全面考察了摩擦力标定系数随载荷的变 化趋势 ,避免了低载标定所引入的误差 ,标定结果更合理. 关键词 : 原子力显微镜 ; 摩擦力标定 ; 纳米摩擦学 中图分类号 : TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : (2007) ( ) 原子力显微镜 简称 A FM 不仅能够表征材料 1 实验部分 纳米尺度的表面形貌 ,而且能够原位测量纳牛量级 的摩擦力 , 已成为纳米摩擦学研究的重要试验装 试验均在 日本 Seiko 公司产 SP I3800N 型原子 置 [ 1, 2 ] . 然而 , 目前采用 A FM 测得的摩擦力通常只 力显微镜上完成. 如图 1所示 ,标定针尖采用曲率半 ( 是 1个电压信号 ,如果要得到摩擦力的真实大小 ,就 径为 420 nm 的 SiO 球形针尖 PT. SiO . SN. 1,美国 2 2 ) 需要对 A FM 测力系统进行标定 , 以得到将摩擦力的 Nova scan Techno logy公司生产 ,其标称弹性常数为 [ 3 ] 电压信号转换成力信号的标定系数 α . 14 N /m. 针尖弹性常数的标定采用弹性常数 kref = ( 在国际上 , 对 A FM 摩擦力的标定已进行了大 3. 438 N /m 的标定悬臂梁 CL FCNOBO ,美国 V ecco [ 4 ～7 ] ) μ 量的研究 ,所发展的标定方法有 2 种 , 即两步标
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