压电陶瓷形状表面轮廓精密加工表面测量

压电陶瓷形状表面轮廓精密加工表面测量
从原理角度看，AFM极像触针法，它也一直受针尖与表面形貌的耦合作用问题的困扰。目前学术界主要从重建表面形态和减小探针尺寸两个方面来尝试在一定程度上减少耦合误差。当前国际上普遍采用碳纳米管作为AFM的探针针尖：由于碳纳米管具有优良的物理特性(弹性模量极高，柔韧性非常好等)，因此将碳纳米管焊接在普通AFM探针针尖上可显著提高针尖纵横比(最高可达100)．降低尖端钝圆半径(小至1 nm以下)。当然AFM也存在其特有的测量误差，主要包括交叉耦合误差、非正交误差和压电陶瓷扫描管的形状误差。交叉耦合误差来源于当扫描管进行水平方向的扫描运动时．为了产生X(或y)方向的水平运动，压电陶瓷扫描管的一侧伸长，同时相对的一侧收缩，从而使得探针在x—y平面上扫描的轨迹是圆弧而不是直线。非正交误差则是压电陶瓷扫描管在X、y两个方向的扫描运动不相互垂直而且不对称，使得在X—y平面内的实际扫描坐标系不是理想的直角坐标系，被测图像在X—y平面产生变形。此外，扫描管自身尺寸参数的制造误差所造成的扫描管的位移误差也将影响测量精度。
    尽管如此，AFM具有原子级分辨率．垂直和水平分辨率分别可达0．01 nm和0．1 nm。可以分辨出单个原子；可实时地得到实空间中表面的三维形貌．用于具有周期性或不具备周期性的表面结构的研究；可在真空、大气、常温等不同环境中工作，探测过程对试件无损伤，可以适应不同材料的表面测量，仪器技术已经成熟，产品型号丰富。这些优点使得AFM成为目前最好的表面形貌测量技术，但受压电扫描器的工作范围的限制，AFM的测量范围目前只停留在100μm左右，但这对于超精密加工表面测量的取样长度和评价长度已经足够。AFM正在成为超光滑表面形貌检测的重要工具，也是研究超精密加工机理的重要手段。