中選定一種基于樣品厚度 的掃描范圍校正方法，并根據(jù)選定的校正方法得到壓電陶瓷管掃描器的實(shí)際掃描范圍與樣 品厚度的關(guān)系，其中，計(jì)算校正法根據(jù)給定的壓電陶瓷管長度、給定的樣品臺高度以及1個(gè) 給定厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，盲校正法根據(jù)兩個(gè)給定厚度不 同的標(biāo)準(zhǔn)樣品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，擬合校正法根據(jù)一系列不同給定厚度 的標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)際掃描成像的結(jié)果擬合出實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系；
[0041] 掃描范圍校正模塊，用于獲取被測樣品的實(shí)際厚度，并根據(jù)被測樣品的實(shí)際厚度 以及實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系對壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍進(jìn)行校正；
[0042]所述選定模塊的輸出端與掃描范圍校正模塊的輸入端連接。
[0043]本發(fā)明的方法的有益效果是:增設(shè)了計(jì)算校正法、盲校正法和擬合校正法，能得出 實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系并根據(jù)樣品的實(shí)際厚度對掃描范圍進(jìn)行校正，有效校正了 因樣品厚度變化引起的壓電陶瓷管掃描器掃描范圍的變化，使壓電陶瓷管掃描器在保留原 有的高分辨率和低成本等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，滿足了科學(xué)研究和產(chǎn) 業(yè)應(yīng)用對掃描探針顯微鏡的高分辨率、高準(zhǔn)確度和低成本的實(shí)際要求，更加準(zhǔn)確和可靠。進(jìn) 一步，能自動通過掃描探針顯微鏡探頭螺桿的行程位置或在探頭上安裝的距離傳感器檢測 底座與測頭間的距離，來精確計(jì)算被測樣品的厚度，更加智能化。進(jìn)一步，在獲取樣品的實(shí) 際厚度后，能根據(jù)實(shí)際需要靈活選用離線后處理校正法或?qū)崟r(shí)在線校正法對壓電陶瓷管掃 描器的掃描范圍進(jìn)行校正，更加靈活。
[0044]本發(fā)明的系統(tǒng)的有益效果是:選定模塊增設(shè)了計(jì)算校正法、盲校正法和擬合校正 法，能得出實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系并在掃描范圍校正模塊中根據(jù)樣品的實(shí)際厚度 對掃描范圍進(jìn)行校正，有效校正了因樣品厚度變化引起的壓電陶瓷管掃描器掃描范圍的變 化，使壓電陶瓷管掃描器在保留原有的高分辨率和低成本等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，提高了檢測結(jié) 果的準(zhǔn)確度，滿足了科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用對掃描探針顯微鏡的高分辨率、高準(zhǔn)確度和低成 本的實(shí)際要求，更加準(zhǔn)確和可靠。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明一種壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍校正方法的整體流程圖；
[0046] 圖2為本發(fā)明一種壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍校正系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0047]圖3為探針掃描方式示意圖；
[0048]圖4為樣品掃描方式示意圖；
[0049] 圖5為壓電陶瓷管型掃描器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050] 圖6為壓電陶瓷管的俯視圖；
[0051 ]圖7為壓電陶瓷管的整體結(jié)構(gòu)視圖；
[0052]圖8為壓電陶瓷管的運(yùn)動過程示意圖；
[0053]圖9為壓電陶瓷管型掃描器的不同厚度樣品的運(yùn)動過程對比圖；
[0054]圖10為計(jì)算校正法對應(yīng)的壓電陶瓷管的運(yùn)動過程示意圖；
[0055]圖11為典型的掃描探針顯微鏡探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖12為安裝有距離傳感器的掃描探針顯微鏡探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0057]附圖標(biāo)記：1和7、樣品；2、探針;3、掃描器;4、壓電陶瓷管;5、底座;6、樣品臺；8、電 極引線;9、掃描器外殼；10、第一樣品；11、第二樣品；12、測頭；13、螺桿;14、步進(jìn)電機(jī);15、距 離傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0058]參照圖1，一種壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍校正方法，包括以下步驟：
[0059] S1、從計(jì)算校正法、盲校正法和擬合校正法中選定一種基于樣品厚度的掃描范圍 校正方法，并根據(jù)選定的校正方法得到壓電陶瓷管掃描器的實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān) 系，其中，計(jì)算校正法根據(jù)給定的壓電陶瓷管長度、給定的樣品臺高度以及1個(gè)給定厚度的 標(biāo)準(zhǔn)樣品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，盲校正法根據(jù)兩個(gè)給定厚度不同的標(biāo)準(zhǔn)樣 品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，擬合校正法根據(jù)一系列不同給定厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品 實(shí)際掃描成像的結(jié)果擬合出實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系；
[0060] S2、獲取被測樣品的實(shí)際厚度，并根據(jù)被測樣品的實(shí)際厚度以及實(shí)際掃描范圍與 樣品厚度的關(guān)系對壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍進(jìn)行校正。
[0061] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述計(jì)算校正法根據(jù)給定的壓電陶瓷管長度、給定 的樣品臺高度以及1個(gè)給定厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系這一步 驟，其具體為：
[0062 ]根據(jù)給定的壓電陶瓷管長度L、給定的樣品臺高度Η以及1個(gè)給定厚度為T0的標(biāo)準(zhǔn) 樣品得到實(shí)際掃描范圍S與樣品厚度T的關(guān)系表達(dá)式，所述實(shí)際掃描范圍S與樣品厚度T的關(guān) 系表達(dá)式為：
[0063]
[0064] 其中，S0為標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)定的掃描范圍。
[0065] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述盲校正法根據(jù)兩個(gè)給定厚度不同的標(biāo)準(zhǔn)樣品得 到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系這一步驟，其具體為：
[0066]根據(jù)兩個(gè)給定厚度分別為T0和T1的標(biāo)準(zhǔn)樣品對實(shí)際掃描范圍進(jìn)行兩次標(biāo)定，然后 根據(jù)兩次標(biāo)定的結(jié)果得出實(shí)際掃描范圍S與樣品厚度T的關(guān)系表達(dá)式，所述實(shí)際掃描范圍S 與樣品厚度T的關(guān)系表達(dá)式為：
[0067]
[0068]其中，S0為給定厚度為T0的標(biāo)準(zhǔn)樣品標(biāo)定的掃描范圍，S1為給定厚度為T1的標(biāo)準(zhǔn) 樣品標(biāo)定的掃描范圍。
[0069] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述擬合校正法根據(jù)一系列不同給定厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣 品實(shí)際掃描成像的結(jié)果擬合出實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系這一步驟，其包括：
[0070] 采用一系列不同給定厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行實(shí)際的掃描成像，獲得壓電陶瓷管掃描 器對應(yīng)于每個(gè)樣品厚度的實(shí)際掃描范圍；
[0071] 根據(jù)壓電陶瓷管掃描器對應(yīng)于每個(gè)樣品厚度的實(shí)際掃描范圍，采用擬合算法擬合 出壓電陶瓷管掃描器的實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系曲線或關(guān)系函數(shù)。
[0072] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟S2包括：
[0073] S21、輸入被測樣品的實(shí)際厚度或自動獲取被測樣品的實(shí)際厚度；
[0074] S22、根據(jù)被測樣品的實(shí)際厚度以及實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，采用離線后 處理校正法或?qū)崟r(shí)在線校正法對壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍進(jìn)行校正。
[0075] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述自動獲取被測樣品的實(shí)際厚度這一步驟，其具 體為：
[0076] 根據(jù)掃描探針顯微鏡探頭螺桿的行程位置自動計(jì)算出對被測樣品進(jìn)行檢測成像 時(shí)探針的升降距離，從而精確計(jì)算出被測樣品的實(shí)際厚度。
[0077] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述自動獲取被測樣品的實(shí)際厚度這一步驟，其具 體為：
[0078]在掃描探針顯微鏡的探頭上安裝距離傳感器，然后通過距離傳感器檢測底座與測 頭間的距離來精確計(jì)算出被測樣品的實(shí)際厚度。
[0079]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述采用離線后處理校正法對壓電陶瓷管掃描器的 掃描范圍進(jìn)行校正這一步驟，其具體為：
[0080] 根據(jù)被測樣品的實(shí)際厚度以及實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，對掃描探針顯微 鏡的檢測成像控制系統(tǒng)測試樣品所得到的結(jié)果進(jìn)行離線校準(zhǔn)，得到校準(zhǔn)后的結(jié)果。
[0081] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述采用實(shí)時(shí)在線校正法對壓電陶瓷管掃描器的掃 描范圍進(jìn)行校正這一步驟，其具體為：
[0082]將計(jì)算校正法、盲校正法和擬合校正法集成到掃描探針顯微鏡的檢測成像控制系 統(tǒng)中，并在對被測樣品進(jìn)行檢測時(shí)，根據(jù)被測樣品的實(shí)際厚度通過檢測成像控制系統(tǒng)對掃 描范圍進(jìn)行自動校準(zhǔn)，直接得到校準(zhǔn)后的結(jié)果。
[0083]參照圖2,一種壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍校正系統(tǒng)，包括以下模塊：
[0084]選定模塊，用于從計(jì)算校正法、盲校正法和擬合校正法中選定一種基于樣品厚度 的掃描范圍校正方法，并根據(jù)選定的校正方法得到壓電陶瓷管掃描器的實(shí)際掃描范圍與樣 品厚度的關(guān)系，其中，計(jì)算校正法根據(jù)給定的壓電陶瓷管長度、給定的樣品臺高度以及1個(gè) 給定厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，盲校正法根據(jù)兩個(gè)給定厚度不 同的標(biāo)準(zhǔn)樣品得到實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系，擬合校正法根據(jù)一系列不同給定厚度 的標(biāo)準(zhǔn)樣品實(shí)際掃描成像的結(jié)果擬合出實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系；
[0085]掃描范圍校正模塊，用于獲取被測樣品的實(shí)際厚度，并根據(jù)被測樣品的實(shí)際厚度 以及實(shí)際掃描范圍與樣品厚度的關(guān)系對壓電陶瓷管掃描器的掃描范圍進(jìn)行校正；
[0086]所述選定模塊的輸出端與掃描范圍校正模塊的輸入端連接。
[0087] 下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0088] 實(shí)施例一
[0089]本實(shí)施例對本發(fā)明的基本原理及所涉及的相關(guān)理論進(jìn)行說明。
[0090]掃描探針顯微鏡通過壓電掃描器控制探針對樣品表面掃描，同步檢測和記錄探針 和樣品的相互作用信號，從而得到樣品的表面信息。探針對樣品掃描實(shí)際上是探針和樣品 的可控相對運(yùn)動，既可采用探針掃描的方式，也可采用樣品掃描的方式，如圖3和4所示。
[0091] 圖3和4中，1為被測樣品，2為探針，3為壓電掃描器，圖3為探