基于AFM探针的电晕放电研究.pdf

《基于AFM探针的电晕放电研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、28传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第11期基于AFM探针的电晕放电研究赵贵，孔德义，JuergeuBrugger3，陈池来，程玉鹏，李庄'(1．中国科学院合肥智能机械研究所，传感技术国家重点实验室，安徽合肥2300312．中国科学技术大学，安徽合肥230027；3．瑞士洛桑联邦理工学院)摘要：针对扫描探针显微镜与质谱联用系统中的采样方式，提出了利用原子力显微镜(AFM)探针进行电晕放电解吸附的采样方案。运用ANSYS软件对AFM导电探针进行了有限元

2、仿真，电场分析表明间距100m加1kV高压时的AFM探针周围场强在0．32-62．4V／p,m间，验证了利用其产生电晕放电的可行性；通过实验观察了电晕放电现象及其规律，测得了AFM探针加高压时的伏安特性曲线，为下一步利用AFM探针产生电晕放电进行非触式采样奠定了良好的基础。关键词：原子力显微镜探针；电晕放电；微机电系统；ANSYS；非接触式采样中图分类号：TH702文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)11-0028-03Research0ncoronadischargebased0nAFMprobeZHAO

3、Gui，KONGDe．yi，JuergenBruggerz，CHENChi—lai，CHENGYu．peng，LIZhuang'(1．StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，InstituteofIntelligentMachines，ChineseAcademyofScienes，Hefei230031，China；2．UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230027，China；3．LausanneFederalPolytec

4、hnicUniversity(EPFL))Abstract：Anatomicforcemicroscopy(AFM)probebasedcoronadischargesamplingdevicefordesorptionionizationinscanningprobemicroscopemassspectrometer(SPM—MS)isputforward．Throughfiniteelementanalysis，researchisdoneonthemechanicalandelectricalcharacteroft

5、heAFMprobetip．ElectricalanalysisshowsthatthefieldintensityaroundtheAFMprobecouldachieve0．32—62．4V／p~mwhenthegapdistanceis100mandtheappliedvoltageis1kV，validatingthefeasibilityandusabilityofthesamplingdevice．TherelationshipbetweendischargecurrentIandappliedvohageVis

6、studiedthroughcoronadischargeexperiment．Theseworkslayafoundationfordevelopingthecoronadischargefornon—contactsamplingbasedonAFMprobe．Keywords：AFMprobe；coronadischarge；MEMS；ANSYS；non—contactsampling0引言采样器件是连接SPM和MS的纽带，也是实现原位准原子力显微镜(AFM)是一种用于研究物质表面物理同步检测的关键，国外利用SPM探针

7、直接与被测样品表面特性和进行纳米加工的有效工具J。但是，AFM虽然能清某个“兴趣点”接触，使微量的样品分子或原子粘附到探针楚地观察到材料表面的微观物理形貌和结构，却不易获知尖端上。但这容易损坏探针和样品，也可能会使探针受到其化学组成成分和分布。因此，实现对材料微纳结构物化样品的污染。因此，可以考虑利用AFM探针产生电晕放电特性的原位准同步分析是关系到能否提供微纳尺度下互相进行解吸附电离作用，实现原位定点非接触式采样，以避免“套准”的物理信息和化学信息的关键性科技问题，这就要样品和探针受损，并减轻样品对探针的污染。求材料微纳结

8、构的化学信息必须要与其所在的物理位置精电晕放电是当电极表面的电场强度超过碰撞游离阈值确地一一对应，即在观察物理图像的同时，要能够在原位准时发生的气体局部自持放电现象J。“雪崩”放电获得的同步地分析化学信息。目前主要的研究方法是采用扫描探高密度初级离子与被测样品表面碰撞，使后者表面吸附的针显