本发明专利技术涉及一种纠正PRC灵敏度的方法及装置，包括：先将PRC悬空标准角度放置并打开SEM电子束，将PRC悬臂电阻的输出电压和DAC的输出初始电压输入到放大器；ADC采集放大器的输出电压并反馈给MCU；改变PRC的放置角度，并将此角度下PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器；ADC采集当前放大器的输出电压并反馈给MCU；MCU计算两次放大器输出电压的差值并将差值转换为电压改变量输入DAC；DAC将输出初始电压与所述电压改变量相加作为二次输出电压再次输入放大器，直到放大器的输出电压与标准角度下放大器的输出电压差值在预定误差内。本发明专利技术提供的纠正PRC灵敏度的方法，改善了在多角度测量时受重力影响PRC灵敏度无法保持一致的问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种纠正PRC灵敏度的方法及装置
[0001]本专利技术涉及AFM
‑
SEM混合显微镜
，尤其是指一种纠正PRC灵敏度的方法及装置。
技术介绍
[0002]基于MEMS工艺的PRC具有紧凑的尺寸而被广泛应用在AFM
‑
SEM混合显微镜系统中，在PRC基板上添加半导体材料制作了两个独立的压电电阻器，其中一个包括悬臂和探针，另一个是具有固定阻值的电阻。由于PRC作为半导体材料压阻效应特别强，在探针受到作用力后，悬臂电阻率发生变化引起阻值发生改变，通过采集由电阻引起变化的电压信号便可知当前力发生变化。
[0003]在一些特殊测量中，比如纳米材料刚度属性表征，需要从纳米材料的多个角度去触碰，每次切换角度测量时要求PRC灵敏度一致,以便分析当前测量点的刚度，通常在测量前会标定PRC对力的灵敏度，然而当改变测量角度时由于受到PRC探针的重力影响，PRC悬臂梁会发生不同程度的弯曲，另外在PRC应用时，测量角度发生改变，SEM(扫描电子显微镜)电子束照射PRC的区域大小也发生改变，电子束照射区域的不同会在PRC上产生大小可变的电流，落在PRC上的电子密度会发生改变，电荷积累会在PRC上形成波动电势，这部分波动电势可看作是噪声，PRC的有用信号将会淹没在噪声里，使得PRC的灵敏度降低，另外电荷本身也具有质量，如果探针上电荷积累过多会造成悬臂弯曲电阻率变化，PRC信号也会发生漂移；在SEM电子束残余电荷和重力因素共同影响下，事先标定好的PRC灵敏度会发生改变，导致无法准确表征纳米材料属性。
[0004]综上所述，在现有的PRC测量中存在多角度测量时PRC受SEM电子束残余电荷重力和探针重力影响灵敏度无法保持一致的问题。
技术实现思路
[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中多角度测量时受SEM电子束残余电荷重力和PRC探针重力影响PRC灵敏度无法保持一致的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种纠正PRC灵敏度的方法，包括：
[0007]将PRC以标准工作角度悬空放置，打开SEM电子束，将标准工作角度悬空放置时的PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端，将DAC(数模转换器)的输出初始电压输入到放大器的反相输入端；
[0008]ADC(模数转换器)采集PRC以标准工作角度悬空放置时放大器的输出电压值并转化为参考ADC值反馈给MCU；
[0009]将PRC以测量角度悬空放置，将以测量角度悬空放置时的PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端；
[0010]ADC采集PRC以测量角度悬空放置时放大器的输出电压值并转化为当前ADC值反馈给MCU；
[0011]MCU计算当前ADC值与所述参考ADC值的差值，并比较差值与预定误差的大小；
[0012]若差值大于预定误差，则MCU将差值转换为电压改变量输入到DAC，DAC将输出初始电压与所述电压改变量相加输入至放大器的反相输入端，ADC再次采集PRC以测量角度悬空放置时放大器的输出电压值并转化为当前ADC值反馈给MCU；
[0013]若差值小于等于预定误差，则完成PRC灵敏度纠正。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，完成PRC灵敏度纠正后，包括：
[0015]将以标准工作角度悬空放置的PRC接触参考PRC并下压预设距离，ADC采集放大器的当前输出电压并转化为第二ADC值；
[0016]根据参考PRC的悬臂电阻阻值变化，确定参考PRC的受力；
[0017]根据参考ADC值a1、第二ADC值a2和参考PRC的受力F计算PRC的灵敏度S，计算公式为：
[0018]S＝F/(a2
‑
a1)。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，将PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端包括：
[0020]对PRC悬臂电阻的输出电压进行温度补偿；
[0021]将经过温度补偿的PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，温度补偿方法包括但不限于电桥补偿法、应变片自补偿法。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述放大器的输出电压为PRC悬臂电阻的输出电压和DAC输出电压的差值。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述将以PRC标准工作角度放置为将PRC水平正置或水平倒置。
[0025]本专利技术还提供了一种AFM
‑
SEM混合显微镜系统中PRC灵敏度纠正方法，利用上述任一项所述的纠正PRC灵敏度的方法纠正AFM
‑
SEM混合显微镜系统中PRC灵敏度。
[0026]本专利技术还提供了一种用于上述任一项纠正PRC灵敏度方法的装置，包括：
[0027]DAC；
[0028]放大器，其正向输入端连接待纠正PRC的输出端，其反相输入端连接DAC的输出端；
[0029]ADC，其输入端连接放大器的输出端；
[0030]MCU，其输入端连接ADC的输出端，其输出端连接DAC的输入端。
[0031]在本专利技术的一个实施例中，还包括电桥补偿电路，其输入端连接待纠正PRC的输出端，其输出端连接放大器的正向输入端。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，所述MCU还包括：
[0033]数据接收模块：用于接收PRC以标准工作角度悬空放置时反馈的参考ADC值和PRC以测量工作角度悬空放置时反馈的当前ADC值；
[0034]差值计算模块：用于计算当前ADC值和参考ADC值的差值，比较差值和预定误差的大小，并将差值转化为电压改变量；
[0035]数据输出模块：用于将所述电压改变量输入至DAC。
[0036]本申请首次发现在利用PRC进行测量的过程中，改变PRC的测量角度时，PRC悬臂电阻会因为PRC探针的重力影响发生改变，导致在测量过程中不同角度时PRC灵敏度不一致，
除此之外，改变PRC的测量角度后，SEM电子束照射在PRC上的区域大小随之改变，其残余电荷的重力也会影响PRC的灵敏度；针对这一问题，本专利技术提供了一种纠正PRC灵敏度的方法：将PRC以标准工作角度悬空放置且不接触任何样本，打开SEM电子束，将PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端，将DAC的输出初始电压输入到放大器的反相输入端；ADC采集当前放大器的输出电压值并转化为ADC值反馈给MCU；改变PRC的放置角度，将PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端；ADC采集放大器的输出电压值并转化为ADC值反馈给MCU；MCU根据两次ADC值的差值判断改变角度后PRC灵敏度是否与标准角度时一致，并根据ADC差值调整当前角度PRC的灵敏度。本专利技术提供的纠正PRC灵敏度的方法在即使改变了测量角度，使得PRC悬臂梁受SEM电子束残余电荷重力和PRC探针重力影响发生不同程度的弯曲情况下，PRC灵敏度值依然可以保持不变，保持测量过程中灵敏度值一致，保障测量质本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纠正PRC灵敏度的方法，其特征在于，包括：将PRC以标准工作角度悬空放置，打开SEM电子束，将标准工作角度悬空放置时的PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端，将DAC的输出初始电压输入到放大器的反相输入端；ADC采集PRC以标准工作角度悬空放置时放大器的输出电压值并转化为参考ADC值反馈给MCU；将PRC以测量角度悬空放置，将以测量角度悬空放置时的PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端；ADC采集PRC以测量角度悬空放置时放大器的输出电压值并转化为当前ADC值反馈给MCU；MCU计算当前ADC值与所述参考ADC值的差值，并比较差值与预定误差的大小；若差值大于预定误差，则MCU将差值转换为电压改变量输入到DAC，DAC将输出初始电压与所述电压改变量相加输入至放大器的反相输入端，ADC再次采集PRC以测量角度悬空放置时放大器的输出电压值并转化为当前ADC值反馈给MCU；若差值小于等于预定误差，则完成PRC灵敏度纠正。2.根据权利要求1所述的纠正PRC灵敏度的方法，其特征在于，完成PRC灵敏度纠正后，包括：将以标准工作角度悬空放置的PRC接触参考PRC并下压预设距离，ADC采集放大器的当前输出电压并转化为第二ADC值；根据参考PRC的悬臂电阻阻值变化，确定参考PRC的受力；根据参考ADC值a1、第二ADC值a2和参考PRC的受力F计算PRC的灵敏度S，计算公式为：S＝F/(a2
‑
a1)。3.根据权利要求1所述的纠正PRC灵敏度的方法，其特征在于，将PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输入端包括：对PRC悬臂电阻的输出电压进行温度补偿；将经过温度补偿的PRC悬臂电阻的输出电压输入到放大器的正相输...
【专利技术属性】
技术研发人员：王纯配，陈科纶，孙浩，
申请(专利权)人：纳特斯苏州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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