基于DSP的扫描探针显微镜的研究与应用

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1、河北工业大学硕士学位论文基于DSP的扫描探针显微镜的研究与应用姓名：张雪辉申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：安连祥2003.3.1基于DSP的扫描探针显微镜的研究与应用摘要、鳙米科技是指在编米尺度(O．1～100nm)上研究物质(包括原子、分子的操缀)的特性和姻互作用。以及利用这些特性的多学科交叉的科学羞Ⅱ技术。扫描探钟显微镜是一种以物理学为基穑，集多静域代技术为一薄熟耨型表蕊分褥仪器。它是绣米科按爵究秘主要王具，是世界上分辨率最高的显微镜之一。率谋瑟戳j￡毫南中科规憩设备公适匏Nspm-6800壅稳接搽铸显徽镶为基懿，

2、重藜设计了以DSP为控制核心的控制系统，主鞭解决原系统存在的以下问题：(1)Pc机既要实时控制数据的袋集与发送，又要进行图像豹螽处理，整个系统盼实慰性难以遮爨要求：<2)照骜SPM功能的扩展，～方黼氆括轻敲式原予力显微镜、电塌力、磁场力、扫描容场鼗微镜等技术在内的SPM技术扩展了仪器的测试范围和功能，另一方颟也意味着自动控制燮的增加和数据蹩遴餐的璐蕊；(3)i6位A／D、D／A郝采用黔跫瘸买的扳卡，也通过ISA穰褥在PC辊痰，成本商，不利于扩展：(4)另外，数字板通过ISA槽捕在PC机内，翁受于扰，而且给安装繁来不便。DSP具脊实时陡好，

3、控制算法容易实现，信号处髓简单镣优点，这些优点对于扫描探针显微镜嚣畜楚j#常熬要麓。论文硬交嚣发了藻于DSP靛扫箍擦钟显徽镜，粪正实瑰了据攒探舒显微镜的集成化与智熊他。论文酋先简单介绍了扫描探针鼎微镜的发展、分类、工作暇理及应用；接饕对TI公司的T碳S320vC5402DSP静特点及外隧参L震终了麓孳分绍：然后分章节重点讲述了翻用VC5402DSP实现扫描探针龌微镜的核心部件——压电陶瓷管的x向和Y向的光栅扫描控澍；黉蘑壹搂数字繁成器(DDS)实疆轻藏式琢子力鼹镦镜豹徽悬营的“轻敲”：VC5402DSP的主机接口(HPI)与PC枫在增强并

4、行口(EPP)模式下的通信；论文最后还介绍了捆描管z两鼹数字PID翅垮接铡，步进电撬翁垂魂遴针，并对实甄文现豹一些电磁千撬阕题佟了讨论。关键谶：拯播搽针霞傲镜，纳米技术，筮窀陶瓷，数字信号处疆器，簧接数字集成器，主枫接口，增强并行口ResearchandApplicationofSPMBasedonDSPABS下RACTNano—sciencetechnologyisakindoftechnologymanufacturingsubstanceinnano—meterdimension(0+1～100rim)．ScaNtingProbeM

5、icroscopeisanewinstrumentforsurfaceanalysis．ItisthemainmediumforthestudyofNano—ST,anditsresolutionisoneofthehighestamongallkindsofmicroscopes．Inthispapenahi曲integratedandintelligentdigitalDSP-SPMsystemisdeveIopedbasedontheNspm6800SPMmanufacturedbytheBeijingZhongkeMechanic

6、al&ElectricalEquipmentCo，Atpresent，thePCofSPMsystemisburdenedwithnotonlysendingandreceivingdata，butalsodisposingofimage，whichhinderstheenhancementofspeedofthesystem。Inaddition，豁thefunctionofSPMisexpanding，includingTappingModeAFM，EFM，MFM，SCM，etc，onehand，itamplifiestherange

7、oftheapplicationofSPM，ontheotherhanditalsomeansthatmetaskofautocontroianddatatransferheavier．TheadvantagesofferedbytheDSPcomparedtoanalogsystemsincludeconsiderableflexibilityinthechoiceofthesignalprocessingalgorithmandgreatereaseinmanagingcontrolparametersbythehostcompute

8、r,whichareveryimportantfortheimprovementofSPM．Thepaperfirstlyintroducesthedevelopment，assortment