一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法与系统，属于高速原子力显微技术领域。所述的方法在实时相位校正模块中，使用双压电片的一侧作为检测片，检测每次扫描产生的相位滞后角度θ，然后通过对采集的数据进行移位来实现相位滞后的校正；在实时非线性校正模块中，通过设定的每周期采样点数，首先计算出正弦扫描采集的每个数据点所在的真实空间位置，然后通过一定的映射关系，得到校正后的探针偏转信号。本发明专利技术可以在扫描过程中对图像进行处理而不是后期处理，具有很好的实时性；使用LabVIEW软件设计，操作过程简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及扫描显微成像
，特别涉及一种实时的图像校正系统，属于高速原子力显微

技术介绍
随着科技的发展，生物、化学、材料以及纳米科技等领域迫切需要能够在微纳米尺度实现快速检测或高速成像的技术。扫描探针显微镜(SPM)是目前开展纳米检测与表征的重要工具，是实现微纳米尺度成像、检测和加工的主要技术之一。原子力显微镜属于扫描探针显微镜家族，是在扫描隧道显微镜的基础上改进而来。然而，传统原子力显微镜的成像速度太慢，限制了其对一些动态过程如生物大分子运动等的检测与控制。因此，如何提高传统原子力显微镜的扫描速度近年来成为研究的热点。对于高速原子力显微镜，三维扫描装置是影响扫描速度的一个重要因素。扫描装置通常采用压电陶瓷材料或者石英音叉。压电陶瓷材料具有性能稳定、使用简便以及很高的位移分辨率和动态响应速度等优点，已成为目前制作三维扫描装置的主要材料。要实现高速扫描，一般是使用基频频率很高的压电陶瓷堆来实现，但这种装置的驱动电路复杂，需要大功率的高压功放和高压电源，另外还存在成本高、扫描范围小等问题。另一种方法是使用石英音叉实现高速扫描，即在石英音叉受到交流信号激励并发生共振的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法，其特征在于：包括对正弦扫描获得的探针偏转信号进行实时相位校正和实时非线性校正；所述的实时相位校正具体为：通过双压电片的检测信号，得到双压电片的相位滞后角度θ，利用相位滞后角度θ和每周期采样点数N，得到相位滞后的点数k，最后将采集的数据顺序移动k位，即实现对初始采集数据进行相位滞后的校正；所述的实时非线性校正具体为：首先设定每周期采样点数N，确定每个采样点所在的空间位置i；其次，确定每个采样点的空间位置i与探针偏转信号之间的映射关系，根据所述的映射关系对探针偏转信号进行校正。

【技术特征摘要】
1.一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法，其特征在于包括对正弦扫描获得的探针偏转信号进行实时相位校正和实时非线性校正；所述的实时相位校正具体为通过双压电片的检测信号，得到双压电片的相位滞后角度Θ，利用相位滞后角度Θ和每周期采样点数N，得到相位滞后的点数k，最后将采集的数据顺序移动k位，即实现对初始采集数据进行相位滞后的校正；所述的实时非线性校正具体为首先设定每周期采样点数N，确定每个采样点所在的空间位置i ;其次，确定每个采样点的空间位置i与探针偏转信号之间的映射关系，根据所述的映射关系对探针偏转信号进行校正。2.根据权利要求I所述的一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法，其特征在于所述的相位滞后的点数k通过如下公式计算得到k = ( Θ /180) XN/2。3.根据权利要求I所述的一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法，其特征在于所述映射的关系包括多对一映射同一个空间位置对应多个探针偏转信号；一对一映射一个空间位置对应一个探针偏转信号；无法映射某个空间位置处没有对应探针偏转信号。4.根据权利要求I或3所述的一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法，其特征在于对于多对一映射的情况，将空间位置相同的采集的数值求均值，作为校正后的数据；对于一对一映射的情况，将在该空间位置上的数值直接作为校正后的数据；对于无法映射的情况，把空间位置相邻的两个数值取平均值作为校正后的数据。5.根据权利要求I所述的一种用于高速原子力显微成像的实时校正方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：商广义，赵剑勇，公为涛，蔡微，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：