基于自相关afm快速成像

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1、基于自相关AFM快速成像【摘要】原子力显微镜(AFM)的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信号，维持针尖样品间作用力恒定，同时针尖在样品表面扫描，从而得知样品表面的高低起伏。然而，原子力显微镜得到的数据是一维的，如何从这一维的数据恢复出被扫描样本的二维图像是一个值得关心的问题。本文主要通过以自相关为核心的相关算法，以Labview为平台，快速从得到的一维数据恢复出被扫描样品的二维图像，从而为进一步的研究提供了便利。同时扩展该算法的用途以作为一种简易滤波器。【关键词】AFM自相关Labview滤波

2、器AlgorithmbasedonautocorrelationtogetimagefromAFMscanningShuyangZhang,YueShen(Schoolofelectronicengineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina)【Abstract】TheAtomicForceMicroscopewasdevelopedtoovercomeabasicdrawbackwithSTM一thatitcanonlyimagecondu

3、ctingorsemiconductingsurfaces.TheAFM,however,hastheadvantageofimagingalmostanytypeofsurface,includingpolymers,ceramics,composites，glass,andbiologicalsamples.Inthispaper,wefocusonhowtoformanimagefromthe1-dimensiondataproducedbyAFM.Here,weprovideanalgorithmbase

4、donautocorrelation,whichcanalsobeappliedasafilter.[Keywords1AFM；Autocorrelation；Labview；Filter原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM),一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂

5、发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。而虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。自1986年问世以来，世界各国的工程师和科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节，从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间，并提高了产品开发和生产效率。本文把虚拟仪器技术运用在了原子力学显微镜数据的分析与成像上，两者的结合使相关问题得到了很大的简化。一、AFM扫

6、描信号的特征对于一块未知的材料，AFM针尖先会预扫找到材料的左上角，然后开始向右扫描，扫描到材料末端，针尖又会回扫,回扫的过程中，针尖会像下移动小段距离x,等针尖扫到材料的左边后，又会继续向右扫描开始第二轮扫描。由AFM扫描信号的特点可知，由于x的值非常小，所以在针尖扫描的两个相邻周期内，信号可以看作是近似周期的。对于这种类周期信号，可以用自相关的方法来检测。本文中的方法是自相关理论的延伸，本文采用自相关的最大值作关于时间t的函数，设该函数为f,则f的周期性与扫描数据的周期性在理论上是相等的。二、自相关的最大值算

7、法的实现2.1自相关最大值算法实现的框图三、结束语虚拟仪器具有性能高，扩展性强，开发时间少，无缝集成等多种优势，本文只是虚拟仪器在某一特定方面的某一特定应用。虚拟仪器的便利和快捷为各种仿真、测试、调试提供了更多的可能性。参考文献[1]ALANV.OPPENHEIMDiscrete-timesignalprocessing[2]ALANV.OPPENHEIMSignalsandsystems[3]阮奇桢我和labview