[发明专利]一种基于迟滞模型的扫描探针显微镜扫描控制方法

摘要

本发明公开了一种基于迟滞模型的扫描探针显微镜扫描控制方法，该方法通过将迟滞逆模型控制应用于SPM的驱动器控制系统中，来补偿驱动器的迟滞；并且通过与PID反馈结合的复合控制，进一步提高定位精度。与传统的位移反馈控制方法相比，最大的优势在于：模型中可以精确地反映迟滞现象的特性，不存在反馈系数过高导致系统失稳的问题。

主权项

一种基于迟滞模型的扫描探针显微镜扫描控制方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤一：将被扫描样品放到扫描探针显微镜的样品台上，所述样品台固定于扫描探针显微镜的水平方向的扫描器上；步骤二：通过扫描探针显微镜的手动倾斜台调整样品表面与扫描探针相垂直，通过调节扫描探针显微镜的手动位移台调整样品位置，使样品位于扫描探针的正下方；步骤三：针对样品的扫描范围，设定扫描探针显微镜的水平方向的扫描器的期望位移信号，精密位移平台X方向的期望位移信号形式为正弦信号或三角波信号，Y方向的期望位移信号形式为上升信号，该信号以电压信号的形式通过功率放大器加到扫描探针显微镜的水平方向的扫描器上，测量得到期望位移与实际位移的迟滞关系；步骤四：针对迟滞模型进行求逆得到含有未知参数的迟滞逆模型，将步骤三中测量得到的结果代入逆模型进行参数辨识，得到模型参数，从而建立迟滞逆模型；步骤五：调节扫描探针显微镜升降台的升降和竖直方向扫描器伸缩，使样品进入隧道区，设置隧道电流值并保持隧道电流稳定；步骤六：设定显微镜的扫描模式，并设定针对样品的扫描范围，再通过步骤四建立的迟滞逆模型将位移信号转换为电压信号输出；步骤七：步骤六的输出电压信号通过功率放大器加到扫描探针显微镜的位移平台上，进行扫描，这时，描探针显微镜的水平方向的扫描器的期望位移与实际位移近似重合。