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虚拟仪器技术在MBE/RHEED实验中的应用研究

作　者: 崔英善
导　师: 张正平
学　校: 贵州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: RHEED图谱 砷化镓 表面结构模型 虚拟仪器 LabVIEW 虚拟实验系统 数据库
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 32次
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内容摘要


随着社会的发展和科学技术的进步,现代社会对测量实验仪器的需求及其性能要求在不断提高。虚拟仪器改变了传统仪器的思想,充分利用计算机强大的软硬件功能,把计算机技术与仪器技术完美结合,它代表了仪器发展的新方向。本课题是贵州省科技厅自然科学基金项目的一个辅助予项目,该予项目针对虚拟MBE/RHEED实验室的搭建展开研究。本课题深入探究分子束外延（MBE）和反射式高能电子衍射仪（RHEED）的结构及工作原理、样品砷化镓GaAs（001）As-rich（2×4）再构表面不同结构模型的原子排列结构以及与RHEED图谱的生成相关的固体物理学中的一些理论知识,如:晶格周期性,倒格矢,傅里叶变换,电子波矢,X射线衍射方程,反射公式和反射球原理等。在LabVIEW 8.2软件开发环境下,运用图形化编程语言,采用数据流编程方式,设计实现了单机版的虚拟RHEED实验系统,其包含用户信息验证模块实现用户注册和登录功能,系统帮助模块提供与实验相关的简介和图片,声音伴随播放模块,样品表面结构模型选择模块含α、β、β2、γ相,入射电子束的活动因子输入模块含加速电压及入射方向和角度,出图放大清屏选择模块,颜色设置及恢复默认模块,模型特征参数显示模块含晶胞与二聚体的特征值,RHEED图谱显示模块展示理论情况下GaAs（001）As-rich（2×4）再构表面的各相结构模型的表面原子结构RHEED图谱以及实验结果保存模块。本课题的研究面向国内一流的大型仪器设备（德国Omicron公司的分子束外延和低温扫描隧道显微镜联合系统（MBE/LT-STM）中的配套设备之一RHEED）进行初步重点开发设计,MBE部分侧重于理论研究,此举具有一定的科研创新价值。此外,该研究兼顾保证高校实验教学质量和最大程度上节省高校的实验耗费两个方面的利益,因此具有重要的现实意义。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题的来源，研究目的和意义  8-9
  1.2 课题的研究现状  9-11
  1.3 课题的主要研究内容  11-12
  1.4 课题的研究重点和难点  12
  1.5 本文的主要工作  12-14
第二章 虚拟仪器概述  14-23
  2.1 虚拟仪器的产生与发展  14-15
  2.2 虚拟仪器的概念与构成  15-16
  2.3 虚拟仪器的特点  16-17
  2.4 系统开发平台LabVIEW  17-23
    2.4.1 LabVIEW简介  18-20
    2.4.2 LabVIEW程序结构  20-21
    2.4.3 LabVIEW应用  21-23
第三章 MBE/RHEED的相关知识  23-31
  3.1 分子束外延(MBE)  23-26
    3.1.1 MBE简介  23
    3.1.2 MBE设备及工作原理  23-25
    3.1.3 MBE主要特征  25-26
  3.2 反射式高能电子衍射(RHEED)  26-30
    3.2.1 RHEED简介  26-27
    3.2.2 RHEED装置及衍射原理  27-29
    3.2.3 RHEED主要特征  29-30
  3.3 本章小结  30-31
第四章 GaAs(001)As-rich(2×4)再构表面RHEED图谱的设计  31-53
  4.1 实验样本的选择  31-35
    4.1.1 GaAs(001)再构表面  31-33
    4.1.2 GaAs(001)As-rich(2×4)再构表面  33-34
    4.1.3 GaAs(001)As-richβ2(2×4)再构表面  34-35
  4.2 RHEED图谱的设计原理及实现过程  35-51
    4.2.1 正格矢与倒格矢  35-43
    4.2.2 晶胞内二聚体位置的确定  43-44
    4.2.3 电子波矢  44-47
    4.2.4 衍射方程和反射公式及反射球  47-51
  4.3 本章小结  51-53
第五章 虚拟RHEED实验系统的设计  53-83
  5.1 系统总体设计  53-56
    5.1.1 功能架构  53-54
    5.1.2 VI层次结构  54-56
  5.2 系统主界面模块设计  56-59
    5.2.1 运行主菜单  58-59
    5.2.2 音乐伴随播放  59
  5.3 用户信息验证子模块设计  59-71
    5.3.1 ODBC  60-61
    5.3.2 建立数据源  61-64
    5.3.3 ADO  64-66
    5.3.4 LabSQL与SQL  66-68
    5.3.5 功能实现  68-71
  5.4 系统帮助子模块设计  71-73
  5.5 虚拟RHEED实验平台模块设计  73-82
    5.5.1 前面板  73-75
    5.5.2 程序流程  75-77
    5.5.3 放大图谱  77-79
    5.5.4 颜色设置及恢复默认  79-80
    5.5.5 实验结果保存  80-82
  5.6 本章小结  82-83
第六章 总结与展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-88
附录  88-89
图版  89-92

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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