[发明专利]扫描探针显微成像系统的漂移校正装置及自动校正方法

权利要求书

1.扫描探针显微成像系统的漂移校正装置，所述扫描探针显微成像系统通过压电陶瓷部件驱动扫描探针移动；其特征在于：该漂移校正装置包括图像模板匹配模块、数据处理模块和补偿生成模块；

图像模板匹配模块，用于提取扫描探针显微成像系统的图像特征，该图像特征为图像共有的某一形态特征，并通过图像模板匹配算法提取选定特征在图像二维平面中的坐标；

数据处理模块，用于通过一组对应同一特征的坐标参数获得该特征的漂移速率和漂移方向；

补偿生成模块，用于根据数据处理模块获得的漂移速率和漂移方向生成补偿电压，并将该补偿电压叠加至扫描探针显微成像系统的压电陶瓷部件的驱动电路。

2.根据权利要求1所述的扫描探针显微成像系统的漂移校正装置，其特征在于：所述补偿生成模块为可编程控制的直流稳压电源，该直流稳压电源生成一个补偿电压，且该补偿电压补偿V由式(1)给出：

V＝t×v×r (1)

其中，t为补偿时间，v为漂移速率，r为所述压电陶瓷部件的驱动电压与扫描探针移动距离的数值关系。

3.根据权利要求1所述的扫描探针显微成像系统的漂移校正装置，其特征在于：所述补偿生成模块对应生成x分量的补偿电压和y分量的补偿电压，并将补偿电压分别叠加至所述压电陶瓷部件对应的驱动电路。

4.适用于扫描探针显微成像系统的自动校正方法，所述扫描探针显微成像系统通过压电陶瓷部件驱动扫描探针移动；其特征在于，该自动校正方法包括漂移参数测量阶段和漂移校正阶段；

漂移参数阶段包括：

步骤11，将扫描探针和待检测样品装入扫描探针显微成像系统，开机并等待扫描探针显微成像系统达到稳定状态；

步骤12，在待检测样品保持静止的状态下，连续扫描获得n张图像，并选定图像中共有的某一形态特征作为模板，利用图像模板匹配算法求得该模板在图像二维平面中的坐标，并记为(x_i,y_i)(i＝1,2,…,n)；

步骤13，分别对步骤12中获得的x_i、y_i进行一次多项式拟合处理，分别求得该模板在x和y方向上的漂移速率v_x和v_y；

漂移校正阶段包括：

步骤21，在扫描探针成像系统开始工作后，生成可补偿信号Vx和Vy，并分别叠加至压电陶瓷部件对应的驱动电路中，以对扫描探针沿x方向和y方向的漂移运动进行补偿，该Vx和Vy分别满足式(2)和式(3)：

Vx＝t×v_x×r_x (2)；

Vy＝t×v_y×r_y (3)；

其中，t为补偿时间，v_x为扫描探针在x方向上的漂移速率，v_y为扫描探针在y方向上的漂移速率，r_x为所述压电陶瓷部件在x方向上的驱动电压与扫描探针移动距离之间的数值关系，r_y为所述压电陶瓷部件在y方向上的驱动电压与扫描探针移动距离之间的数值关系；

步骤22，当补偿信号Vx和Vy超过压电陶瓷部件的最大许用电压后，补偿信号Vx和Vy停止随时间变化。

5.根据权利要求4所述的适用于扫描探针显微成像系统的自动校正方法，其特征在于：所述步骤11中，判定扫描探针显微成像系统达到稳定状态的标准为，所述步骤13中的模板坐标的拟合优度R-square大于0.9。