Q 控制下间歇接触模式 AFM 纳米扫描的数值模拟
原子物理
2015-06-04 v1
摘要
我们通过 SIMULINK 中的数值模拟，研究了品质 (Q) 控制下轻敲模式原子力显微镜 (AFM) 中的纳米扫描。与大多数早期数值研究仅模拟悬臂动力学或探针尖端与表面之间的力相互作用不同，我们专注于整个扫描过程的模拟。这使我们能够量化不同扫描设置下 Q 控制的扫描性能。利用数值模拟，我们首先研究了样品弹性模量（相对于基底表面）和探针刚度对扫描结果的影响。数值模拟表明，使用具有高 Qeff 的软悬臂在吸引区进行扫描可获得更好的图像质量。随后，我们展示了在 Q 控制中设置探针有效品质因数 (Qeff) 的权衡：较低的 Qeff 值会导致轻敲力增加，而较高的 Qeff 值则因悬臂对表面轮廓快速变化的响应缓慢而限制了可达到的最大扫描速度。最后，我们表明，利用自适应 Q 控制 (AQC) 可以在不增加轻敲力的情况下实现更高的扫描速度，其中探针的品质因数会根据振荡幅度误差信号的大小瞬时改变。我们首先利用数值模拟获得的等误差曲线定量比较了 AQC 与标准 Q 控制的扫描性能，然后通过物理装置进行的扫描实验验证了结果。
引用
@article{arxiv.1204.3016,
title = {Numerical Simulation of Nano Scanning in Intermittent-Contact Mode AFM under Q control},
author = {Aydin Varol and Ihsan Gunev and Bilal Orun and Cagatay Basdogan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.3016},
year = {2015}
}