[发明专利]一种物体凹陷区域表面几何相貌还原方法及系统

权利要求书

1.一种物体凹陷区域表面几何相貌还原方法，其特征在于，所述物体凹陷区域表面几何相貌还原方法包括：

选择任意形状的原子力显微镜针尖，并构建所述原子力显微镜针尖的三维模型；具体包括：对任意形状的原子力显微镜针尖进行三维扫描，以外表面为S，以原子力显微镜针尖的顶点O为坐标原点，建立局部O-xyz主曲率坐标系，其中，x轴、y轴均指向沿着顶点O主曲率线的切线方向，z轴指向原子力显微镜针尖的内部；外表面S在局部O-xyz主曲率坐标系下的方程为c₁、c₂为两个不同方向的主曲率；

根据所述三维模型，确定所述原子力显微镜针尖顶点处两个不同方向的主曲率；

根据所述原子力显微镜针尖顶点处两个不同方向的主曲率，确定所述原子力显微镜针尖与被测物体表面之间的相互作用力函数；

在被测物体表面进行扫描时，对于被测物体表面上的每个被测扫描点，都先选取其中一个主曲率线的切线方向进行扫描测量，记录第一作用力值，然后将所述原子力显微镜针尖旋转90度后再次进行扫描测量，记录第二作用力值，并计算所述第一作用力值与所述第二作用力值的绝对值；

判断所述绝对值是否小于设定阈值，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示所述绝对值小于所述设定阈值，则确定所述被测扫描点所在的区域为平整区域，并继续扫描，直到每个被测扫描点都被扫描后结束；

若所述第一判断结果表示所述绝对值大于或者等于所述设定阈值，则确定所述被测扫描点所在的区域为凹陷区域，将所述原子力显微镜针尖提高Δh₁后对所述被测扫描点进行扫描测量，记录第一提高作用力，继续将所述原子力显微镜针尖提高Δh₂后再次对所述被测扫描点进行扫描测量，记录第二提高作用力，并根据所述相互作用力函数、所述第一提高作用力和所述第二提高作用力计算所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的垂直高度，然后继续扫描，直到每个被测扫描点都被扫描后结束；其中，Δh₁、Δh₂均是根据第一约束条件确定的；所述第一约束条件为扫描所述被测扫描点记录的作用力和旋转后再扫描的所述被测扫描点的作用力的绝对值小于设定阈值的条件；

根据所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内每个所述被测扫描点的垂直高度，还原被测物体凹陷区域表面的几何相貌。

2.根据权利要求1所述的物体凹陷区域表面几何相貌还原方法，其特征在于，所述根据所述原子力显微镜针尖顶点处两个不同方向的主曲率，确定所述原子力显微镜针尖与被测物体表面之间的相互作用力函数，具体包括：

根据所述原子力显微镜针尖顶点处两个不同方向的主曲率，确定所述原子力显微镜针尖与被测物体表面之间的相互作用势函数；

对所述相互作用势函数求导，得到所述原子力显微镜针尖与被测物体表面之间的相互作用力函数。

3.根据权利要求1所述的物体凹陷区域表面几何相貌还原方法，其特征在于，所述根据所述相互作用力函数、所述第一提高作用力和所述第二提高作用力计算所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的垂直高度，具体包括：

根据所述相互作用力函数和所述第一提高作用力，计算所述第一提高作用力对应的所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的高度h₁；

根据所述相互作用力函数和所述第二提高作用力，计算所述第二提高作用力对应的所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的高度h₂；

采用三角形近似原理，根据所述第一提高作用力对应的所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的高度h₁和所述第二提高作用力对应的所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的高度h₂计算所述原子力显微镜针尖与凹陷区域内所述被测扫描点的垂直高度。