基于轻敲模式AFM的纳米振动表征方法

针对纳米振动测量方法中存在的间接性、低分辨率、低带宽等局限性,建立了原子力显微镜(AFM)的轻敲模式下探针与振动样品间相互作用的振动系统模型,采用Runge-Kutta数值积分方法分析了AFM测振技术的可行性和工作带宽.使用静电激励的双端固支纳米梁作为测试结构,采用AFM轻敲模式测试了样品的幅频响应特性.同时采用显微激光多普勒测振系统进行了比对测试,测量结果与AFM轻敲力曲线模式的测量结果相符,也表现出AFM轻敲模式的测量误差具有与测试样品相关的频率特性.     

飞秒激光在材料微加工中的应用

本文介绍了飞秒激光的特性以及超短脉冲激光与材料相互作用的机理，并着重指出了其与长脉冲激光的区别。飞秒激光可产生超高光强、具有精确的损伤阈值(并且损伤阈值较低较低)、很小的热影响区、几乎可精密加工所有种类材料，并且，加工精度极高，可进行亚微米尺寸的精密加工。通过分析飞秒激光材料微加工的特性，综述超短脉冲激光材料微加工的应用研究现状。     

基于微悬臂梁高次谐波的微小质量检测技术研究

针对微悬臂梁动态检测方式无法应用于液体环境,提出了一种利用微悬臂梁的高次谐振进行微小质量检测的方法.对于相同的被测量质量变化量,微悬臂梁的谐振级次越高,其频率偏移就越大,从而达到较高的灵敏度.以表面修饰了三乙基氢硫基十二基铵层(敏感层)的微悬臂梁为传感元件,以CrO 2- 4为被测物,在原子力显微镜(AFM)上检测了敏感层吸附CrO 2- 4 前后微悬臂梁的5次、6次、7次和8次谐振频率的变化.结果证明,谐振级次越高,灵敏度越高,在8次谐振时的检测灵敏度能够达到2.50 Hz/pg.     

脉冲激光MEMS加工技术

阐述了脉冲激光微加工技术及其在微机电系统(MEMS)加工中的应用.脉冲激光微加工技术能够制作出三维微型结构并具有微米/亚微米加工精度,且适用于多种材料,与传统的微细加工技术如光刻、刻蚀、体硅和面硅加工技术等相比具有其独到之处.进一步阐述了基于激光烧蚀的脉冲激光直接微加工技术、激光-LIGA技术、激光辅助沉积与刻蚀技术以及MEMS的激光辅助操控及装配技术.     

采用变速白光扫描干涉术测量大尺度台阶结构

针对传统白光扫描干涉术在对一些垂直尺度较大器件的测试中,存在测量时间长、信号利用率低等问题,本文提出了应用于白光扫描干涉测量的变速扫描策略,并开发了基于预定义模式的变速扫描和基于自动对焦模式的变速扫描两种具体的实现方式。本文方法能够控制测量系统仅在有干涉条纹存在的空间区域采集图像,而在其它区域加速运行,从而提高了测试效率。测量过程中,通过编写的测量软件控制纳米测量机(NMM),并利用NMM的高精度定位能力实现变速扫描。实验测试了一个100μm台阶结构,相对传统固定步长扫描法,变速扫描在保持高精度的基础上提高了测量效率。     

Young’s modulus determination of low-k porous films by improved wide-band LG/LD SAW*

低介电常数介质互连系统是发展高速超大规模集成电路的瓶颈之一。为了更加准确的表征超薄、柔软、易碎的低介电常数多孔介质薄膜的杨氏模量,提出了一种改进的宽带激光激发、激光检测的声表面波(LG/LD SAW)技术。该技术基于光束微偏转敏感检测原理。采用新型的差分共焦检测配置,该技术拓展了常规激光声表面波技术的工作带宽,从而减弱了硬质衬底材料对检测声表面信号的影响,获得了被测超薄多孔低介电常数介质薄膜更为丰富的信息。因此,采用此技术获得的杨氏模量的测量结果更加精确。阐述了该技术的检测原理。并采用该技术测试了Si (100) 上的多孔二氧化硅薄膜。在常规激光声表面波技术的工作频段和该技术获得的高频段对实验获得的色散曲线与理论计算的色散曲线进行了拟合。对比这两个频段内的拟合结果表明,该技术极大提高了薄膜杨氏模量的测量精度,且适用于多孔低介电常数介质薄膜的杨氏模量测量。     

给水减压阀在工程中应用探讨

主要介绍了给水减压阀分类、具体使用范围及设计过程中需要注意的一些细节。结合具体工程中生活给水及消防给水减压阀的设置,首先通过对生活热水系统采用分区集中设置减压阀及位于热水支管上设置减压阀这两种系统的优缺点比选。明确在采用循环回水的热水系统中,宜位于非循环热水支管上设置减压,能有效节能、减少循环泵能耗并且循环泵的设置位置更加灵活;而非循环给水系统中分区集中设置减压阀则能有效节约初始投入资金,且便于后期维护。其次通过比较具体工程中消防给水系统在各运行工况下选用不同减压阀的压力值状态,明确选取合适的减压阀能有效降低减压分区的工作压力、节省工程造价。若选用该减压阀而导致稳压压力值不能满足设计需要,可以采用增加稳压压力值或对该分区独立设置减压使消防系统满足计要求。     

小型自感应原子力显微镜测头及其标定

设计了一种小型轻敲式自感应原子力显微镜(AFM)测头以实现微/纳尺度下的几何量测量.轻敲式测头采用石英音叉式自感应探针,通过自身的电信号输出检测悬臂梁的振幅变化,无需额外的光学传感器.设计了测头的微弱自感应信号放大电路,并补偿音叉寄生电容对测量的干扰.机械结构紧凑便于将测头固定于光学显微镜下观察测量情况,同时屏蔽外界的干扰.利用显微激光多普勒测振系统,标定了测头机电耦合系数为145 nm/V,由此可以计算测头工作频率下悬臂梁的振幅.搭建了以纳米测量机(NMM)为高精度定位平台的测试系统,利用该系统对测头进行进/退针实验,标定测头的灵敏度为0.47 nm/mV,NMM内置的干涉仪保证标定直接溯源至"米"定义.实验表明测头的非线性误差小于1%,测量范围在百纳米级.     

微悬臂梁谐振技术检测溶液粘度的研究

提出了一种测量溶液粘度的微悬臂梁谐振技术。推导了溶液粘度与微悬臂梁的谐振频率的理论关系式，并利用原子力显微镜的微悬臂梁测量了不同质量分数的甘油溶液和蔗糖溶液的粘度。与落球法测量结果的比较表明，利用微悬臂梁谐振频率技术测量液体粘度的误差小于4％。这种方法不仅可以作为液体粘度的一般性测量方法，也可以通过检测溶液粘度变化来监测溶液中的化学反应。     

高精度的超声波在线流量测量

针对超声波检测流量过程中的流场分布问题，提出一种高精度在线检测的实用方法及其实现装置。基于混合长度理论对流速进行补偿，建立了测量的数学模型，给出了测量系统的结构框图，并且分析了测量误差的来源以及消除误差的方法。