计量型扫描电子显微镜(M-SEM,计量电镜)是一种准确测量纳米结构尺寸的分析设备,通过扫描电子显微镜(SEM,扫描电镜)与先进的微纳位移台和激光干涉仪联用,可以实现微纳米尺度的长度测量。在计量电镜中,微纳位移台是关键部件之一,由于其承载被测样品,在作快速往复式扫描运动的过程中,会产生振动且惯性较大难以精确地实现扫描。因此,想要得到精确的测量尺寸,必须拥有性能良好的微纳位移台。文中所涉及计量电镜,微纳位移台包括机械位移台和柔性铰链位移台两部分。为提高计量电镜位移台稳定性以及测量精度,依据机械位移台工况建立模型,运用有限元方法对其进行静力及模态分析,获取机械位移台振动参数;在模态分析基础上对机械位移台进行谐响应分析,获取外界激励频率与位移台上平面应力、应变、变形以及加速度之间关系;并且通过仿真得出了机械位移台最佳载重位置以及材料属性对其频率影响规律。结果显示,机械位移台静刚度为6.634×105 N/mm;水平X、Z两运动方向耦合比分别为15.22%和17.63%;通过上平面振动参数频率响应曲线,得出危险频率为7750 Hz左右,即第8阶固有模态下的频率。为减小柔性铰链位移台耦合振动,建立了其数学模型,分析耦合振动机理。在此基础上结合PID控制算法,分别设计了前馈反馈控制和BP神经网络PID控制。采用仿真对前馈反馈控制进行了验证,前馈反馈控制通过校正图像采集过程中位移点,可以有效减小图像畸变;同时模拟了BP神经网络PID控制和单独PID控制下位移台阶跃响应,结果显示BP神经网络PID控制能够快速使得控制系统稳定,且具有较小的超调量,稳态误差接近于零。图52幅;表8个;参81篇。