● 摘要
为了适应不同的研究需要和特殊应用，扫描探针显微镜(SPM)正在向集成化、小型化、便携化、通用平台化方向发展，同时，扫描探针显微镜控制系统也正在从通用计算机向嵌入式平台过渡。 本文提出了符合PC104标准的嵌入式工业主板的新型 SPM 系统设计方案并加以实现，初步完成了接触式 AFM 模式的闭环扫描。 整个系统由 PC104主控板卡GX880，PC104多功能采集卡PM511P、高压放大板、信号调理板、NSPM6800探头等组成，采用PC104总线式结构。 论文的SPM软件系统使用client/server架构。服务器端运行在GX880的Linux操作系统上，客户端的软件实现了跨平台运行，为以后的系统扩展显示器部分打下了良好的基础。SPM软件系统使用数字 PID 控制，使得扫描探针显微镜在扫描过程中通过数字闭环控制来进行信号跟踪和反馈控制。 论文最后在接触式AFM 模式下对光盘样品进行了扫描，获得了和实物吻合的扫描波形和图像。在算法方面，论文还对SPM系统进行了分析，为以后的控制算法开发指明了方向。