基于探针模型的原子力显微镜图像重构研究

《基于探针模型的原子力显微镜图像重构研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、■硕Ｊ：学化论文＾ｍ辭探側麵鮮力Ｍ纖目像重构研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅＩｍａｇｅＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＰｒｏｂｅＭｏｄｅｌ■鹤転暨指导教师：架方爭教授学科賴：计算纖术ｊｌｌｊｌｌＭ￥ａ＃＾｜－五针ｚ：貞■声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研究成果除加ＬＸ标注和致谢的地方外，不包含其它人＆经发表或撰写过。的研究成果，也不包括本人

2、为获得其它学位而使用过的材料与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均臣在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：曰期：如ｃｉ争学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈师建筑大学有关保留、使用学位论文巧规定：即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可Ｗ将学位论文巧全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、浏览。（。如作者和导师同意论文交流，请在下方签名）；否则视为不

3、同意作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：不限□半年囚一年□一年半□两年□作者签名导师签名：方少曰期：日期：＞１巧却冬分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文基于探针模型的原子力显微镜图像重构研究作者姓名：谢玮琦入学年份：2013年9月指导教师：栾方军教授学科领域：计算机技术申请学位：工程硕士所在单位：信息与控制工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日期：2016年1月答辩委员会主席：杜庆东答辩委员会组成：杜庆东宋晓宇

4、白乐强刘天波刘俊岭论文评阅人：孙丽梅硕士研究生学位论文摘要I摘要原子力显微镜(AtomicForceMicroscope，AFM)因其高分辨率、高运动精度、作业方式可重复、机械力式操作机理以及任意环境可适用等优点，在纳米研究领域获得了大量的实际应用。AFM观测与操作的作用机理是将探针针尖作为终端执行器，通过与探测区域之间的相互作用力对感兴趣区域进行高分辨率观测和高精度操作。由于AFM在扫描操作中存在一些不确定因素，诸如探针驱动器PZT非线性、系统温漂以及探针针尖展宽效应等因素的影响，导致AFM图像精度达不到理

5、想要求，扫描图像与被扫描样本真实形貌不完全一致，严重制约了AFM在纳米操作领域的应用。本文针对系统温漂及探针针尖展宽效应引起的AFM图像失真问题进行AFM图像重构研究。由于AFM图像精度问题的重要性，国内外研究人员针对AFM图像重构进行了许多行之有效的研究。如基于图像配准的方式计算温漂大小，补偿系统温漂；通过局部扫描实时反馈系统温漂大小，对系统温漂进行动态补偿；利用精准的样本表面作为扫描样本，根据样本表面估算建立探针模型；基于数学形态学手段，利用盲建模算法建立探针模型等。但目前这些主流算法针对系统温漂的校正只

6、局限于扫描图像的局部校正。但针对探针针尖展宽效应的研究多局限于探针针尖的建模，建模后多使用腐蚀运算进行图像重构，但通过腐蚀运算重构的AFM图像精度过低，无法达到预期的图像精度要求。目前针对这两方面的研究还不能完全解决系统温漂和探针针尖展宽带来的影响。本文针对系统温漂问题，提出一种基于温漂补偿模型的AFM图像重构算法，将同一样本两个不同角度的扫描图像相结合，利用其快速扫描方向精度相对较高的特点建立温漂模型，定义偏移矢量，完成温漂图像的重构，通过实验验证此方法能够有效消除系统温漂问题带来的影响，提高图像精度。针对

7、探针针尖展宽效应这一问题，采用目前较为有效的一种探针建模方法建立探针模型，应用Lucy-Richardson算法，改善因探针针尖问题导致的扫描图像膨胀问题，经实验验证重构后纳米颗粒的形貌更接近于生产厂家提供的纳米颗粒形貌参数，有效降低了探针针尖展宽效应对于AFM扫描操作的影响，重构后提高了AFM图像精度，具有实际应用的价值。关键词：原子力显微镜;系统温漂;探针针尖展宽效应;图像重构硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractAtomicForceMicroscope(AFM)hasfoundala

8、rgenumberofpracticalapplications,becauseofitsadvantages,suchashighresolution,highprecisionmovement,repeatability,mechanicaloperationandadaptabilityforversatileenvironment.ThemechanismofaAFMobservationa