CN1071249A - 用隧道效应原理测量微位移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用隧道效应原理，测量物体 的微位移或微形变的方法。其特征是测量系统由被 测样品、测量针尖、压电陶瓷、电压表、偏压电源、放大 器等组成负反馈闭环测量系统。分辨率可达0.1— 1nm。

Description

本发明涉及一种对物体微位移的测量技术，它用于测量物体的微位移或微形变，分辨率可达0.1-1nm。

现有的对物体微位移测量的方法，虽采用了多种传感器，如应变片、差动变压器、光栅、光纤等，但它们的分辨率都达不到1-10nm。

本发明的目的是要提出一种新的对物体微位移进行测量的方法，解决当前对物体微位移测量分辨率不高的问题。

本发明的任务是通过如下方式来实现的，根据隧道效应原理由被测样品、测量针尖、压电陶瓷、电压表、偏压电源、放大器、样品电极、针尖电极组成测量负反馈闭环系统;调整测量针尖与被测样品一端的样品电极靠得很近（nm级），使电路形成隧道结，进入隧道状态;由于在隧道结两端加有偏压电源，因而形成一定的隧道电流;该电流经过放大器放大及电流电压转换，用于控制压电陶瓷，从并联在压电陶瓷两端的电压表上，记录电压指示测量结果，经过公式换算即可得到被测样品的微位移量值。

以下结合附图对发明作进一步的详细描述：

附图为利用隧道效应对物体进行微位移测量的电路示意图。

参照附图被测样品1，一端固定，一端紧联在样品电极8上;测量针尖2，一端可调，一端联接在针尖电极7上;压电陶瓷3一个电极固定，一个电极与针尖电极7相联，电压表4并联在压电陶瓷3的两个电极上，放大器6输入端一端接地，一端联接在针尖电极7上，放大器6的输出端与压电陶瓷3的固定电极相联，偏压电源5联接在样品电极8与地之间，构成一个负反馈闭环系统。

当被测样品1因外因产生微位移（膨胀）时，样品1与测试针尖2之间的距离就会减小，这时隧道电流就会增大，增大后的隧道电流通过放大器6放大后，控制压电陶瓷3收缩，使被测样品1与测试针尖2之间的距离保持不变;被测样品位移前后，并联在压电陶瓷3上的电压表4指示数是不同的，而压电陶瓷的机电转换系数（或压电陶瓷灵敏度nm/v）是已知的，因此记录电压表4的前后指示数，求出电压差值（△V）除以压电陶瓷的灵敏度（nm/v），就得到了样品1的微位移量值。其计算公式

微位移值＝ (电压差△V)/(压电陶瓷灵敏度nm/v)

Claims (3)

1、一种对物体进行微位移的测量方法，其特征是，根据隧道效应原理组成一个负反馈闭环测量系统，调整电路中的测量针尖与样品电极靠得很近(nm级)，使电路进入隧道状态，记录电路中电压指示数，求出电压差值ΔV，经过公式换算，即可得到被测样品的微位移量值。

2、根据权利要求1所述方法，其特征是测量系统由被测样品1、测量针尖2、压电陶瓷3、电压表4、偏压电源5、放大器6、针尖电极7、样品电极8组成。

3、根据权利要求1所述方法，其特征是换算公式为：

微位移值＝ (电压差△V)/(压电陶瓷灵敏度nm/v)

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