专利名称：用隧道效应原理测量微位移的方法
技术领域：
本发明涉及一种对物体微位移的测量技术，它用于测量物体的微位移或微形变，分辨率可达0.1-1nm。
现有的对物体微位移测量的方法，虽采用了多种传感器，如应变片、差动变压器、光栅、光纤等，但它们的分辨率都达不到1-10nm。
本发明的目的是要提出一种新的对物体微位移进行测量的方法，解决当前对物体微位移测量分辨率不高的问题。
本发明的任务是通过如下方式来实现的，根据隧道效应原理由被测样品、测量针尖、压电陶瓷、电压表、偏压电源、放大器、样品电极、针尖电极组成测量负反馈闭环系统;调整测量针尖与被测样品一端的样品电极靠得很近(nm级)，使电路形成隧道结，进入隧道状态;由于在隧道结两端加有偏压电源，因而形成一定的隧道电流;该电流经过放大器放大及电流电压转换，用于控制压电陶瓷，从并联在压电陶瓷两端的电压表上，记录电压指示测量结果，经过公式换算即可得到被测样品的微位移量值。
以下结合附图
对发明作进一步的详细描述附图为利用隧道效应对物体进行微位移测量的电路示意图。
参照附图被测样品1，一端固定，一端紧联在样品电极8上;测量针尖2，一端可调，一端联接在针尖电极7上;压电陶瓷3一个电极固定，一个电极与针尖电极7相联，电压表4并联在压电陶瓷3的两个电极上，放大器6输入端一端接地，一端联接在针尖电极7上，放大器6的输出端与压电陶瓷3的固定电极相联，偏压电源5联接在样品电极8与地之间，构成一个负反馈闭环系统。
当被测样品1因外因产生微位移(膨胀)时，样品1与测试针尖2之间的距离就会减小，这时隧道电流就会增大，增大后的隧道电流通过放大器6放大后，控制压电陶瓷3收缩，使被测样品1与测试针尖2之间的距离保持不变;被测样品位移前后，并联在压电陶瓷3上的电压表4指示数是不同的，而压电陶瓷的机电转换系数(或压电陶瓷灵敏度nm/v)是已知的，因此记录电压表4的前后指示数，求出电压差值(△V)除以压电陶瓷的灵敏度(nm/v)，就得到了样品1的微位移量值。其计算公式微位移值＝ (电压差△V)/(压电陶瓷灵敏度nm/v)
权利要求
1.一种对物体进行微位移的测量方法，其特征是，根据隧道效应原理组成一个负反馈闭环测量系统，调整电路中的测量针尖与样品电极靠得很近(nm级)，使电路进入隧道状态，记录电路中电压指示数，求出电压差值ΔV，经过公式换算，即可得到被测样品的微位移量值。
2.根据权利要求1所述方法，其特征是测量系统由被测样品1、测量针尖2、压电陶瓷3、电压表4、偏压电源5、放大器6、针尖电极7、样品电极8组成。
3.根据权利要求1所述方法，其特征是换算公式为微位移值＝ (电压差△V)/(压电陶瓷灵敏度nm/v)
全文摘要
本发明公开了一种利用隧道效应原理，测量物体的微位移或微形变的方法。其特征是测量系统由被测样品、测量针尖、压电陶瓷、电压表、偏压电源、放大器等组成负反馈闭环测量系统。分辨率可达0.1—1nm。
文档编号G01B7/02GK1071249SQ9210973
公开日1993年4月21日 申请日期1992年9月5日 优先权日1992年9月5日
发明者李银祥 申请人:武汉工业大学