[发明专利]一种基于超声AFM闭环系统的可控深度表面缺陷加工方法

摘要

本发明通过获得加工深度与相位值的信息，最终实现纳米材料不同深度表面缺陷的精确加工。本发明涉及一种基于超声AFM闭环系统的可控深度表面缺陷加工方法。方法包括建立超声加工相位与施加机械力信号函数模型,代入相关加工参数获得机械力信号Z向初始值的范围；开环模式下获得实际相位差值‑机械力曲线及最优Z向初始值；结合AFM加工结果获得纳米材料不同加工深度的相位值；结合最优Z向初始值及预定深度的相位值，实现设定加工深度的闭环加工。通过本发明的这种方法，实现了最优化开环加工，并根据加工材料深度与相位的关系进行闭环反馈，最终实现纳米材料不同深度表面缺陷的精确加工，克服了传统AFM无法精确控制加工深度的缺点。

主权项

1.一种基于超声AFM闭环系统的可控深度表面缺陷加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据探针‑样本‑超声信号振动器构成的振动系统所满足的微分方程，建立振动系统的相位差值与施加机械力信号函数模型；步骤2、根据实验条件获得加工参数；步骤3、将加工参数代入函数模型，根据模型建立条件，求解获得理论机械力信号Z向初始值范围；步骤4、在机械力信号Z向初始值范围内，由AFM控制器施加Z向力信号，人机交互界面触发开环模式，获得对应Z向初始值范围内的实际相位差值‑机械力信号曲线；根据实际相位差值‑力信号曲线确定最优Z向力信号；步骤5、将最优Z向力信号对应的相位差值‑机械力信号曲线与纳米材料的AFM加工结果相结合，获得相位差‑深度曲线，进而获得纳米材料不同加工深度对应的相位值；制定加工深度目标，根据相位差‑深度曲线获得对应于设定加工深度的相位差值；步骤6、输入最优Z向力信号及设定相位差值至PID及AFM控制器，人机交互界面触发闭环模式，实现探针按照预定深度对纳米材料表面进行相应的加工。