摘要：研制了以石英音叉探针作为力传感器的频率调制原子力显微镜(FM-AFM)。利用石英音叉具有压电特性且品质因数高的特点,采用正反馈回路控制石英音叉自激振动于实时共振频率处,通过反馈回路中设置自动增益控制环节控制石英音叉振幅恒定;以简单的标定方法,由流经石英音叉的电流定量计算出石英音叉探针的振动幅度;设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的数字锁相环算法,实现了对石英音叉共振频率的数字化解调。结合实验室自制的AFM控制器,实现了频率调制成像功能,得到了多种样品的清晰图像。

摘要：21世纪在光子技术领域中操控光子已成为核心的研究内容。胶体光子晶体因其特殊的周期结构而具有光子禁带的特性,从而可以对特定频率的光进行调控,其应用涵盖了光、电、催化、传感、显示、检测等众多领域,为光功能材料的结构设计和性能优化提供了参考依据。本文主要从两个方面阐述近年来胶体光子晶体对光的调控作用与应用,一方面,光子晶体的光子禁带受外界环境刺激下的调控,其核心是在光子晶体中填充响应性的材料,从而引起光子晶体晶格常数或折光指数的变化,这在化学及生物传感器技术领域有着广阔的应用前景;另一方面,光子晶体对嵌入在其中的发射物质的光学行为能实现有效的控制,这将有力地推动光学器件的发展。文章最后还对胶体光子晶体今后的发展进行了展望。

摘要：为轻敲模式原子力显微镜设计了一种激励方式,在带有状态反馈的轻敲模式原子力显微镜基础上,除去原有的外加激励信号而引入一个自动增益控制环节,用于维持状态反馈信号的幅度恒定,并将此信号作为悬臂振动的激励信号。该激励方式即为状态激励,用于轻敲模式时可称为状态激励轻敲模式原子力显微镜。采用Matlab/Simulink工具实现了对状态激励轻敲模式原子力显微镜系统的建模和数值仿真,起振曲线证明了状态激励信号能够驱动悬臂振动并调整其工作频率;逼近曲线、线扫描曲线等典型功能仿真实验证明了状态激励方式能够成功地应用于轻敲模式成像。

摘要：电子枪主要是由极板和密封环组成的,电子在空间中的运动由极板分布和极板电压等决定,可以说枪内极板的性能在很大程度上决定了电子枪的发射性能,选择正确的极板可以在小范围内获得精确度高、束流稳定的电子束流.针对透射电子显微镜(TEM),对其电子枪中的栅极、吸出极进行了分析,对加速极则从单极板、双极板到多极板3种模型进行分析讨论,并利用Matlab、Ansys等软件进行仿真,得到电极形状、电压与枪内电场强度分布的一些关系,这为电子枪结构的设计提供了参考和依据.

摘要：透射电子显微镜的观察室不仅要有便于观察、成像、照相等功能,还承载着电镜主体镜筒和电子枪的重量,因此观察室的设计与加工是镜筒主体制造的关键部分。本文以我国自主设计的TDX-200透射电子显微镜的观察室为研究对象,采用有限元结构分析软件ANSYS对其进行应力应变分析计算,为该类型的透射电子显微镜观察室设计和制造提供可靠数据。

摘要：设计了基于双ARM的频率调制原子力显微镜,以石英音叉探针作为力传感器,由自激励电路驱动探针振动在实时的共振频率处,并保持振幅恒定;采用两块ARM Cortex-M4内核的高性能微控制器进行频率解调和系统控制,频率解调采用软件锁相环设计,控制系统采用嵌入式实时操作系统CMSIS-RTOS RTX进行任务管理和调度,保证了系统的实时性。对标准样品进行扫描表明,该系统可以稳定工作。该频率调制原子力显微镜具有小型化、低成本的优势,可以被应用于教学实验。

摘要：自1986年发明原子力显微镜以来,它已成为材料、生物以及纳米科技等许多领域的重要工具。由于常规原子力显微镜成像速度缓慢,在动态过程观测、工业生产线原位测量以及高密度信息存储等领域的应用受到限制,因此发展高速原子力显微术近年来已引起国内外的高度关注。本文综述了高速原子力显微术关键技术(包括:微小探针、高速扫描器设计和控制方法)以及应用等方面的最近进展。

摘要：水下通信是发展海洋技术、充分利用海洋资源的关键技术之一.本文研究和探讨了基于水下通信的磁耦合模型仿真及其应用问题,包括磁耦合水下通信的整体系统模型规划、磁耦合模型简图和等效电路模型,同时也研究了磁耦合模型在其它领域的应用.主要利用有限元和控制变量的方法研究了磁耦合模型的仿真问题,系统的分析了通信频率、激励电压、线圈直径和线圈匝数对磁耦合强度的影响情况.通过有效的仿真,能够将磁耦合通信过程中的通信频率、激励电压、线圈直径和线圈匝数对通信距离的影响形象地描绘出来.另外,对于线圈磁耦合模型的应用研究也加深了对磁耦合模型的认识,此项工作为后续进一步设计可靠有效的磁耦合通信系统,优化通信参数提供了重要的借鉴意义.

摘要：透射电子显微镜的聚光镜的作用是将电子枪发射的电子束汇聚于试样平面上,并调节试样平面处束的孔径角、束的电流密度和照明斑点半径,因此聚光镜的设计与加工是电镜照明系统制造的关键部分。以我国自主设计的TDX-200透射电子显微镜的聚光镜为研究对象,采用有限元结构分析软件ANSYS对其进行热应力分析计算,为该类型的透射电子显微镜设计和制造提供可靠数据。

摘要：在电子枪中,加速极板在很大程度上决定了电子枪的发射性能,好的加速极板可以在小范围内获得精确度高、束流稳定的电子束流。本文针对透射电子显微镜,对其电子枪中的加速极板进行了全面的分析。对极板形状采用分块式方法计算其周边场强分布,建立了极板形状参数与场强的关系,并利用Matlab、Ansys等软件仿真分析,对具体尺寸进行优化设计。结果表明,加速极板的性能得了一定的提高,为电子枪结构的设计提供了理论依据和指导。