基于单片机的犃犉犕纳米机械性能测试系统-光学精密工程.PDFVIP

第 卷 第 期 光学 精密工程 １６ ７ 　 Ｖｏｌ．１６ Ｎｏ．７ 　 　 　　　　　　　　 Ｏ ｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｉｎｅｅｒｉｎ 　　　　　　　　 年 月 　 ｐ ｇ ｇ ２００８ ７ Ｊｕｌ．２００８ 　 　 　　 文章编号 （ ） １００４９２４Ｘ２００８０７１２２３０７ 　 基于单片机的犃犉犕纳米机械性能测试系统 ， １２ １ ２ ２ ２ ２ 闫永达 ，费维栋 ，胡振江 ，程相杰 ，孙 涛 ，董 申 　 　 （ 哈尔滨工业大学 材料与工程学院，黑龙江 哈尔滨 ； １． １５０００１ ２．哈尔滨工业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 １５０００１） 摘要：为解决采用原子力显微镜（ ）系统进行纳米机械性能测试中存在的不能够直接获得载荷 压深曲线以及不能够 ＡＦＭ  随意改变加载、保载、卸载时间等问题，对 ＡＦＭ系统进行了改造，开发了一套基于单片机的信号输入输出模块。将该模 块与 ＡＦＭ控制系统相联，形成新的纳米机械性能测试系统。该系统信号输出精度为 ０．１５ｍＶ，信号采集精度为 ，工作台的移动灵敏度为 ，可以动态改变垂直载荷，并实时获得载荷 压深曲线。通过单片机设置模拟信 ０．３ｍＶ １．５３ｎｍ  号的输出速率可以实现加载、保载和卸载速率的改变；结合二维微动精密工作台，可以实现较大范围内高精度的点阵压 痕测试。通过在聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷等材料表面进行实验测试表明：该系统可以高速高精度地测量样品的纳米机 械性能参数，包括对样品进行纳米压痕测试和对样品的纯弹性变形过程进行检测，如聚二甲基硅氧烷或者各种微梁等微 小构件。 关 键 词：原子力显微镜（ ）；单片机；纳米机械性能；载荷 压深曲线 ＡＦＭ  　 　 中图分类号： 文献标识码： ＴＨ７４２．９ Ａ 　　 犛犆犕犫犪狊犲犱狀犪狀狅犿犲犮犺犪狀犻犮犪犾狉狅犲狉狋犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋狊狊狋犲犿狅犳犃犉犕 狆 狆 狔 狔 ， １２ １ ２ ２ ２ ２ ， ， ， ， ， ＹＡＮＹｏｎｄａ ＦＥＩＷｅｉｄｏｎ ＨＵＺｈｅｎｉａｎ ＣＨＥＮＧＸｉａｎｉｅ ＳＵＮＴａｏ Ｄ