[发明专利]一种基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法

权利要求书

1.一种基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、描述卡西尼卵形线方程，对构型参数进行选定即得到满足扫描区域所需的基础图案，其中，分别为点M到两定点F1与F2的距离，c是点F1与点F2之间的距离；

S2、加入平移函数kθ，使得扫描轨迹以所述基础图案为基础，根据平移函数进行覆盖扫描区域的类摆线的恒频率平移扫描，得到扫描轨迹函数；

S3、输入扫描区域总宽度和扫描总周期数作为已知条件，对构造的扫描轨迹函数进行参数求解与整定，得到轨迹点在x、y轴上的坐标位置；

S4、将S3中确定好的轨迹点位置对应输出为扫描平台驱动信号，最终发送信号驱动扫描平台按设定轨迹进行扫描。

2.根据权利要求1所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，步骤S1中，所述卡西尼卵形线方程为

式中，θ为轨迹点角度，r为卵形线轨迹点到极坐标原点距离。

3.根据权利要求2所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，步骤S1中，所述基础图案为中部平整的卵形线。

4.根据权利要求2所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，基础图案高宽比

5.根据权利要求1所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，步骤S1中的扫描区域为方形区域。

6.根据权利要求1所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，步骤S2中所述扫描轨迹函数为

x＝rsinθ+kθ

y＝rcosθ

θ＝2πft 4)

其中，x为扫描轨迹点横坐标，y为扫描轨迹点纵坐标，扫描周期内轨迹点角度θ∈[0，2Nπ]，N为总扫描周期数，k为引入的平移系数，为恒定值，r为卵形线轨迹点到极坐标原点距离，f为扫描频率，t为扫描所经历的时间。

7.根据权利要求1所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，步骤S4中得到扫描轨迹信号平滑且不存在速度突变。

8.根据权利要求1-7任一所述的基于卡西尼卵形线的原子力显微镜非栅格扫描方法，其特征在于，步骤S3包括：

对于两轨迹点p1和p2，其对应经过的角度θ₁、θ₂，满足：

当时，时，其中n是某一个卡西尼卵形线周期，n＝1，2，…，N-1，求得螺距

P＝x(θ₂)-x(θ₁)＝2πk 5)

x(θ₁)为当轨迹点p1处于θ₁位置时的横坐标，x(θ₂)为为当轨迹点p2处于θ₂位置时的横坐标；

当θ₁＝2nπ，θ₂＝π+2nπ，其中n＝0，1，…，N-1，有卵形线高度

其中y(θ₁)为当轨迹点p1处于θ₁位置时的纵坐标，y(θ₂)为为当轨迹点p2处于θ₂位置时的纵坐标；

当得扫描区域总宽度

为使得扫描路径尽可能无重复地覆盖扫描区域，则轨迹重叠宽度应控制为一个螺距，即总宽度W同样可由螺距P按如下式构成：

W＝(2N-1)P 8)

将总扫描宽度W与总扫描周期数N当作已知量代入步骤S2中的扫描轨迹函数和公式5～8后，即可得到参数a、c、平移系数k、扫描螺距P和扫描高度H的值，将计算所得的参数值输入步骤S1中的卡西尼卵形线方程，按照采样频率对信号进行采样即可获得自变量θ，从而得到扫描轨迹点在x、y轴上的坐标位置。