机械工程学报

作者：郎浩杰, 彭倚天, 包启凡, 丁树杨, 黄瑶

单位：东华大学机械工程学院 上海 201620

关键词：原子力显微镜,探针,侧向力,标定方法,标定误差；

基金：国家自然科学基金(52075093，51905089，51905090)、上海市青年科技英才扬帆计划(21YF1400400，19YF1401300)和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目。

原子力显微镜(Atomic force microscopy, AFM)对微纳尺度机械加工实施检测和表界面力学性质测量等需要对AFM探针受到的侧向力进行实时测量，因而探针侧向力的标定直接影响测试准确性。基于不同原理的侧向力标定方法，对同一探针通过楔形法、反磁悬浮法和非接触法三种常用方法进行标定，对比三种标定方法的稳定性、误差和实用性，对比结果如下：三种标定方法的稳定性都较高，反磁悬浮法和非接触法相对于楔形法的标定误差分别为13.6%和20.4%。探针法向力标定的准确性和侧向力信号随载荷变化的线性度都会影响楔形法标定的准确性；针尖和悬浮石墨片的相对滑动会使反磁悬浮法标定结果偏大，但通过计算滑移距离可以对标定结果进行校正，减小标定误差；非接触法标定结果受探针尺寸的影响较大，可通过对探针尺寸进行表征提高标定结果的准确性。探针标定方法准确性和差异性的分析对比为不同情况下探针标定方法的选择提供了参考依据。

来源：2023年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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