Вдосконалення п’єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 681.586

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ВДОСКОНАЛЕННЯ П'ЄЗОКЕРАМІЧНИХ СКАНЕРІВ ДЛЯ ЗОНДОВИХ НАНОМІКРОСКОПІВ

05.13.05 - комп'ютерні системи та компоненти

ФІЛІМОНОВ СЕРГІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ

Черкаси - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Черкаському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник:

Шарапов Валерій Михайлович, Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор Черкаський державний технологічний університет, завідувач кафедри комп'ютеризованих та інформаційних технологій у приладобудуванні.

Офіційні опоненти:

Кочкарьов Юрій Олександрович, доктор технічних наук, професор Черкаський державний технологічний університет, професор кафедри інформатики та інформаційної безпеки;

Курмашев Шаміль Джамашевич, доктор фізико-математичних наук, професор Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, директор експертного центру "Сенсорної електроніки та надійності компонентів електронної техніки".

Захист відбудеться "03" червня 2009 р. о 14⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 73.052.01 в Черкаському державному технологічному університеті за адресою: 18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Черкаського державного технологічного університету за адресою: 18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460.

Автореферат розісланий "____"_____________2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.В. Палагін.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Робота присвячена актуальним питанням подальшого вдосконалення і створення нових п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів.

Нанотехнології - це принципово нові технології, котрі здатні вирішувати проблеми в таких областях як зв'язок, біотехнології, мікроелектроніка і енергетика.

Прогрес в нанотехнологіях стимулюється розвитком експериментальних методів досліджень, найбільш інформативними з яких є методи скануючої зондової мікроскопії. Ці методи дають можливість візуалізації атомів та маніпуляцій з ними.

Основним елементом скануючої зондової мікроскопії є наномікроскоп. Наномікроскоп є комп'ютерною інформаційно-вимірювальною системою. Елементом, який забезпечує можливість роботи наномікроскопа в режимах атомних розподілень, є сканер. Сканер наномікроскопа - це пристрій, який контролює робочу відстань зонд-зразок і здійснює переміщення зонда в плоскості зразка з високою точністю (на рівні частин ангстрема). Основним елементом сканера являється актуатор. Актуатор - це електромеханічний пристрій, призначений для приведення в дію механізмів, систем або керування ними з використанням генеруємої сили. В якості актуаторів, у більшості випадків, використовуються п'єзокерамічні перетворювачі.

Розробкою п'єзокерамічних сканерів займалися вітчизняні і закордонні вчені: Біннінг Г., Биков В.О., Голубок А.О., Давидов Д.Н., Єрофєєв А.А., Куейт, Лапшин Р.В., Паніч А.Е., Поль Д., Рорер Г., Міронов В.Л., Сміт Д., Тімофєєв В.А., Суслов А.А., Чіжик С.А., Шарапов В.М. та ін. Розроблена велика кількість п'єзокерамічних сканерів. Проте основними їх недоліками є - взаємний вплив коливань при скануванні по координатам XYZ, зміна кута нахилу площини утримувача зонда (або зразка), а також недостатній діапазон сканування, що обмежує можливості наномікроскопа.

Ці проблеми частково вирішені такими фірмами як "nPoint, Inc", "Physik Instrumente (PI) GmbH & Co.", "Quesant Instrument Corporation", "NT-MDT", "VEECO", ОДО "Микротестмашины". Вони у своїх розробках використовують п'єзокерамічні сканери на основі трубчатих та біморфних п'єзоелементів. Проте усунути вказані недоліки повністю не вдалося.

Таким чином, розвиток теорії і методів та вдосконалення п'єзокерамічних сканерів є актуальним і важливим завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота проводилась у відповідності до держбюджетної науково-дослідної роботи - "Розробка методів синтезу п'єзокерамічних перетворювачів з урахуванням просторової енергосилової структури п'єзоелемента та багатоконтурних ланцюгів зворотного зв'язку" (держ. реєст. № 0106U004499), а також за договором: № ДЗ/360-2007 від 24.07.2007 - "Розроблення п'єзокерамічних сканерів для сканувальних зондових наномікроскопів" (держ. реєст. № 0107U007291).

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є розробка методів і засобів вдосконалення п'єзокерамічних сканерів зондових наномікроскопів та на цій основі створення сканерів з кращими характеристиками.

Для досягнення вказаної мети необхідно вирішити наступні завдання:

– проаналізувати особливості п'єзокерамічних сканерів, які використовуються в скануючих зондових мікроскопах, визначити вимоги і напрямок для покращення параметрів п'єзокерамічних сканерів, а також розробити конструкції сканерів з кращими технічними характеристиками;

– побудувати і дослідити математичні моделі біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера, п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів і п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона;

– побудувати і дослідити комп'ютерні моделі для визначення коефіцієнта зв'язку між актуаторами по XYZ координатам біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера, п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів і п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона;

– побудувати комп'ютерну модель п'єзокерамічних сканерів для візуалізації переміщення актуаторів;

– провести експериментальні дослідження розроблених п'єзокерамічних сканерів.

Об'єкт дослідження - процеси сканування зондових наномікроскопів.

Предмет дослідження - п'єзокерамічні сканери для зондових наномікроскопів.

Методи дослідження. Для вирішення поставленої мети використовувалися методи теорії коливальних систем із зосередженими параметрами, теорія електричних ланцюгів, теорія пружності. При аналізі властивостей п'єзокерамічних сканерів використовувались методи вирішення диференційних рівнянь, рівняння п'єзоефекту, метод електромеханічних аналогій. Для аналізу п'єзокерамічних сканерів використовувались також методи схемотехнічного і математичного моделювання, цифрова обробка сигналів, фізичні експерименти на макетах і експериментальних зразках.

Достовірність отриманих наукових результатів і висновків перевірена порівнянням теоретичних положень з експериментальними даними та залежностями, виготовленням зразків і їх дослідженням.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше побудовані і досліджені математичні моделі характеристик біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера, п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів і п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона, що дозволило проектувати сканери даних типів з необхідними технічними характеристиками;

- вперше побудовані і досліджені комп'ютерні моделі для визначення коефіцієнтів зв'язку між актуаторами, які створюють коливання по XYZ координатам, що дозволило прогнозувати їх характеристики;

- вперше побудовані комп'ютерні моделі сканерів для візуалізації переміщень актуаторів, що дозволило оцінювати їх динамічні характеристики;

- отримала подальший розвиток теорія і методи проектування п'єзокерамічних сканерів, що дозволило розробити сканери з кращими технічними характеристиками;

- вперше розроблені, як найбільш перспективні, п'єзокерамічні сканери на основі біморфного трубчатого п'єзоелемента, планарних біморфних п'єзоелементів, а також біморфного планарного камертона, що дозволило зменшити взаємний зв'язок між актуаторами сканерів, зменшити кут нахилу площини утримувача зонду при скануванні і збільшити діапазон сканування.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

- розширена науково-технічна база проектування п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів;

– використання розроблених моделей п'єзокерамічних сканерів дає можливість більш точніше описувати процеси, котрі відбуваються в п'єзокерамічних сканерах, і проектувати п'єзокерамічні сканери з кращими технічними характеристиками;

– зменшено вплив взаємного зв'язку коливань при скануванні по XYZ координатам, що дозволило більш точніше позиціонувати сканер;

- збільшено діапазон сканування п'єзокерамічних сканерів, що дозволило розширити сферу застосування наномікроскопа;

- розроблені нові конструкції п'єзокерамічних сканерів з кращими технічними характеристиками на основі біморфного трубчатого п'єзоелемента, планарних біморфних п'єзоелементів, а також біморфного планарного камертона;

- розроблений стенд для дослідження п'єзокерамічних сканерів, за допомогою якого визначаються їх характеристики;

- результати досліджень використовуються в промисловості, зокрема, в НВК "Фотоприлад" (Україна), АТ "Укрп'єзо" (Україна), ОДО "Мікротестмашини" (Білорусія), а також в учбовому процесі в курсі дисципліни "Перетворюючі пристрої приладів" в Черкаському державному технологічному університеті.

Особистий внесок здобувача. За результатами досліджень опубліковано 25 робіт [1-4,7,8,10,12], в тому числі 9 патентів України. З цих робіт 24 роботи виконані у співавторстві. В роботах запропонована ідея зменшення взаємних зв'язків між актуаторами, які здійснюють коливання по XYZ координатам [1,2,10,17,18,20,21]. Побудована математична модель і проведені експериментальні дослідження [1,6,13-18,21-25]. Автором визначені параметри біморфних п'єзоелементів розроблених сканерів для збільшення діапазону сканування і проведені експериментальні дослідження [5,19]. Побудовані і досліджені комп'ютерні моделі для визначення коефіцієнтів зв'язку між актуаторами, які створюють коливання по XYZ координатам [3,4,7,8]. Автором побудована і досліджена комп'ютерна модель сканера для візуалізації переміщень [12]. Розроблений стенд для дослідження п'єзокерамічних сканерів [9,11]. Запропонована конструкція біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера [1]. Запропонована конструкція п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів [2]. Запропонована конструкція п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона [10].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи докладалися і обговорювалися на 9 міжнародних конференціях і симпозіумах: науково-технічній конференції "Приладобудування: стан і перспективи", (Київ, 2006, 2007, 2008); Міжнародній науково-технічній конференції "Наукові дослідження і експеримент", (Полтава, 2006); VIII Міжнародній науково-технічній конференції "Сучасні інформаційні і електроні технології" (Одеса, 2007); IV Міжнародній молодіжній науково-технічній конференції "РТ-2008" (Севастополь); Міжнародній науково-технічній конференції "Датчики, прилади та системи", (Ялта, 2007, 2008), VII Міжнародному семінарі "Методологічні аспекти скануючої зондової мікроскопії" (Мінськ, 2008).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 25 основних наукових працях, у тому числі в 6 статтях у журналах, затверджених ВАК України, а також 10 доповідях і тезах на міжнародних конференціях, 9 патентах України.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів і висновків. Дисертація містить 182 сторінки загального тексту, 125 рисунків, 4 таблиці, список використаних джерел із 154 найменувань і 5 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність напряму дослідження, сформульовані мета і задачі дослідження, відображені наукова новизна і практична цінність роботи, приведені дані про апробацію, публікації і впровадження результатів дослідження.

У першому розділі приведений аналіз відомих конструкцій п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів, оцінені їх переваги і недоліки.

П'єзоелектричні сканери є елементами скануючих зондових мікроскопів, які суттєво впливають на якість отримуваного зображення.

П'єзоелектричні сканери прийнято ділити на складені, біморфні, монолітні. До складених сканерів відносяться трипід, тренога, конструкції з п'єзоелектричних кубиків та ін. У них, як правило, переміщення уздовж певної вісі визначається лінійною деформацією відповідного п'єзоелемента. Основним недоліком даних конструкцій є сильна асиметрія, яка суттєво погіршує їх характеристики.

На сьогоднішній день основною конструкцією сканера, є сканер, в якому використовується п'єзокерамічна трубка. Недоліком цього сканера є те, що при скануванні в площині XY, утримувач зонда змінює кут нахилу. Недоліком трубчатих п'єзокерамічних сканерів є також те, що при скануванні в одному напрямі п'єзотрубка деформується в перпендикулярному напрямі, тобто існує жорсткий взаємний зв'язок між актуаторами, які відповідають за переміщення по XY координатам.

Сформульовано мету і задачі дослідження.

У другому розділі запропонована конструкція біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера, який складається з трубчатого монолітного п'єзоелемента, на зовнішній поверхні якого закріплюється металевий циліндр (рис. 1). У цій конструкції прорізають чотири наскрізні пази, які утворюють чотири біморфних п'єзоелемента (БПЕ 1-4) - актуатора.

Рис. 1. Біморфний трубчатий п'єзокерамічний сканер

Утримувач зонда (або зразка) 5 закріплюють на біморфних елементах за допомогою пружних пластин 6-9. Рух розробленого п'єзокерамічного сканера по одній з координат Х або Y можна спрощено представити як систему двох зв'язаних маятників, переміщення яких описується диференційним рівнянням другого прядка:

, (1)

де m - маса сканера; г - коефіцієнт дисипації; k₁, k₃ - жорсткість актуаторів 1 і 3; k₂, k₄ - жорсткість пружних пластин 6 і 8; F - сила прикладена до сканеру,

(U - прикладена напруга, С - ємність між електродами п'єзоелемента, d₃₁ - п'єзомодуль); - частота коливання сканера.

Коефіцієнти жорсткості актуаторів 1 і 3 (або 2, 4) можна визначити по формулі:

, (2)

де і - модулі пружності металевої пластини і п'єзоелемента; ц₁, ц₂ - відповідно кут до ближнього краю і дальнього краю одного фрагмента біморфного п'єзоелемента сканера; r₁, r₂ - відповідно внутрішній радіус і зовнішній радіус біморфного п'єзоелемента сканера (рис. 2).

Коефіцієнти жорсткості плоских пружних елементів 6-9 визначаються по формулі:

, (3)

де - модуль пружності металевої пластини; - товщина пластини; - ширина пластини; - довжина пластини.

Рис. 2. Актуатор сканера: 1- сегмент металевого циліндра; 2 - сегмент п'єзоелемента

Рис. 3. Затухаючі коливання актуатора біморфного трубчатого сканера

Затухаючі коливання одного з актуаторів сканера при дії на нього ступінчатої напруги з амплітудою 100В показані на рис. 3.

Моделювання виконувалось в пакеті програм Mathcad 2001 Professional. З рис. 3 видно, що сканер є коливальною системою, яка має декілька резонансних частот, що підтверджується експериментально.

Для розробленого сканера згідно методу електромеханічних аналогій складена еквівалентна електрична схема. Ця схема використовується для визначення взаємного зв'язку між актуаторами по XYZ координатам (рис. 4,а).

Конструкцію сканера можна представити як суму послідовних коливальних контурів. Коливальні контури R1-C1-L1, R2-C2-L2, R3-C3-L3, R4-C4-L4, R5-C5-L5 відповідають біморфним п'єзоелементам 1-5 (актуаторам) на рис. 1. Втрати в сканері описуються R6-C6, R7-C7, R8-C8, R9-C9. БПЕ-5 зв'язаний з БПЕ 1-4 за допомогою пружних пластин 6-9 (рис. 1), які на еквівалентній електричній схемі показані як R10-C10, R11-C11, R12-C12, R13-C13.

На рис. 4,б показані амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) актуаторів (БПЕ 1, 2, 3, 5) при збуджені актуатора 1 (БПЕ-1), які отримані для еквівалентної електричної схеми в пакеті програми MicroCap 7.0.

Рис. 4. Модель біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера: а - еквівалентна електрична схема; б - амплітудно-частотні характеристики, крива 1 - АЧХ БПЕ-1; крива 2 - АЧХ БПЕ-2; крива 3 - АЧХ БПЕ-3; крива 4 - АЧХ БПЕ-5.

З рис. 4,б видно, що на резонансній частоті (7кГц) рівень зв'язку між актуаторами не перевищує -18,3дБ, тобто коливання актуатора 1 не суттєво впливають на інші актуатори сканера. Аналогічні результати отримані при збуджені з інших актуаторів.

На рис. 5 приведені результати комп'ютерного моделювання розробленого сканера для візуалізації переміщення, яке здійснювалося в програмі FemLab 3.2 (COMSOL Multiphysics). Розміри моделі відповідають реальним розмірам сканера. На цьому рисунку не показаний актуатор, який відповідає за переміщення по вісі Z.

Рис. 5. Результати комп'ютерного моделювання біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера.

З рис. 5 видно, що прикладена електрична напруга до актуаторів (біморфним п'єзоелементам) сканера приводить до їх вигину по одній з координат. Крім того, з рис. 5 видно, що коливання актуатора по координаті Х не впливають на коливання актуатора по координаті Y.

Для визначення механічних характеристик (АЧХ, коефіцієнта зв'язку між актуаторами, імпульсної і перехідної характеристик, діапазону переміщення, визначення виду коливань актуаторів, фазочастотної характеристики) п'єзокерамічних сканерів був сконструйований стенд, структурна схема та зовнішній вигляд якого представлені на рис. 6,а, б.

Розроблений стенд має зв'язок з комп'ютером через послідовний інтерфейс. Зовнішній вигляд вікна програми для прийому і обробки результатів на комп'ютері представлений на рис. 6,в.

Рис. 6. Стенд для дослідження п'єзокерамічних сканерів: а) структурна схема:1 - сканер; 2 - ємнісний диференціальний датчик; 3 - система, що реєструє результати виміру датчика; 4 - блок живлення; 5 - генератор Г 3-109; 6 - частотомір Ч 3-34; 7 - мілівольтметр В 3-41; 8 - осцилограф С 1-83 9 - система передачі даних на комп'ютер; 10 - комп'ютер, 11 - мікроскоп; б) зовнішній вигляд; в) вікно програми.

Частота власних коливань цього сканеру по координатам ХY складає 7кГц, а по координаті Z - 8,2кГц.

На рис. 7 представлені АЧХ актуаторів при збудженні одного з них для визначення взаємного зв'язку між актуаторами по координатам X, Y, Z.

Рис. 7. АЧХ актуаторів сканера при збудженні актуатора 1: АЧХ актуатора 5 - крива 2; АЧХ актуатора 2 - крива 3; крива 1 відповідає АЧХ актуатора 1.

З рис. 7 видно, що вплив коливань на актуатори 2, 3, 5, при збудженні актуатора 1 не перевищує -18,3дБ, що приблизно у 8 раз менше ніж у неподіленого трубчатого сканера.

Зменшення взаємного зв'язку між актуаторами сканера досягнуто завдяки пружним пластинам 6-9 (рис. 1), які мають різну жорсткість по координатам X і Y.

На рис. 8 представлені залежності переміщення актуаторів п'єзокерамічного сканера від прикладеної до нього електричної напруги, які отримані експериментально.

Рис. 8. Залежність переміщення актуаторів сканера від прикладеної до них електричної напруги по координатах: а - ХУ; б - Z

Рис. 9. П'єзокерамічний сканер на основі планарних біморфних п'єзоелементів

З рис. 8 видно, що переміщення по координатах XY складає 230мкм, а по координаті Z - 30мкм при напрузі 100В, що в ~1,2 рази більше ніж у відомих сканерів. п'єзокерамічний сканер актуатор позиціонування

У третьому розділі приведені результати розробки та досліджень п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів (рис. 9). Цей сканер складається з чотирьох біморфних п'єзоелементів одним кінцем закріплених на основі, що приводить до створення чотирьох біморфних консолей 1-4 (актуаторів), які попарно забезпечують переміщення по координатах X і Y. Утримувач зонда 5 закріплюють на біморфних елементах за допомогою пружних пластин 6-9.

Відмітною особливістю даної конструкції від біморфного трубчатого п'єзокерамічного сканера є плоска форма актуаторів сканера, які відповідають за переміщення по XY координатам. Ця відмінність приводить до зміни її основних технічних характеристик, таких як діапазону переміщення та резонансних частот.

По аналогії з біморфним трубчатим п'єзокерамічним сканером його коливання по одній з координат Х або Y спрощено описуються диференціальним рівнянням другого порядку (1). У цій формулі, в порівнянні з біморфним трубчатим сканером, змінюються значення коефіцієнтів: маса актуатора - m, жорсткості актуаторів 1 і 3 відповідно - k₁, k₃ та частота коливань актуаторів - щ.

Коефіцієнти жорсткості актуаторів 1 і 3 (або 2, 4) можна визначити по формулі:

, (4)

, ,

, .

В цих формулах і - модулі пружності пластини і п'єзоелемента; і - товщина металевої пластини і п'єзоелемента; - ширина металевої пластини і п'єзоелемента; L, l - довжина металевої пластини і п'єзоелемента.

Формула для визначення коефіцієнта жорсткості плоских пружних елементів аналогічна формулі (3).

Затухаючі коливання одного з актуаторів сканера при дії на нього ступінчатої напруги з амплітудою 100В по формулі (1), з урахуванням всіх коефіцієнтів, показані на рис. 10.

Рис. 10. Затухаючі коливання актуатора п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів

Крім того, що сканер представляє собою коливальну систему, яка має декілька резонансних частот, з рис. 10 видно, що діапазон переміщення збільшився у 1,5 рази в порівнянні з біморфним трубчатим сканером, що підтверджується експериментально.

По методу електромеханічних аналогій для цього сканера також складена еквівалентна електрична схема для визначення взаємного зв'язку між актуаторами по XYZ координатам. Ця схема еквівалентна по топології схемі, яка представлена на рис. 4,а. Особливістю еквівалентної схеми п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів є збільшене значення ємностей коливальних контурів C1=C2=C3=C4=C5=1000 пФ.

На рис. 11 показані АЧХ актуаторів (БПЕ 2, 3, 5), при збудженні актуатора 1 (БПЕ-1), отримані для еквівалентної електричної схеми.

З рис. 11 видно, що на резонансній частоті (886Гц) рівень зв'язку між актуаторами не перевищує -17,4дБ. Звідки можна зробити висновок, що коливання актуатора 1 не суттєво впливають на інші актуатори сканера.

Рис. 11. АЧХ актуаторів сканера при збудженні актуатора 1, крива 1 - АЧХ БПЕ-1; крива 2 - АЧХ БПЕ-2; крива 3 - АЧХ БПЕ-3; крива 4 - АЧХ БПЕ-5

На рис. 12 приведені результати комп'ютерного моделювання розробленого сканера для візуалізації переміщення. Розміри моделі відповідають реальним розмірам сканера. Принцип роботи сканера аналогічний описаному вище для рис. 5.

Рис. 12. Результати комп'ютерного моделювання п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів.

Крім того, що коливання актуатора по координаті Х не впливають на коливання актуатора по координаті Y з рис. 12 видно, що збільшився діапазон переміщення актуаторів сканера.

Частота власних коливань цього сканера по координатах ХY складає 0,886кГц, а по координаті Z - 1,34кГц.

На рис. 13 представлені АЧХ актуаторів при збуджені одного з них для визначення взаємного зв'язку між актуаторами по координатах XYZ. АЧХ знімались в діапазоні частот 0,2-5 кГц, тому на графіку видно інші резонанси.

Рис. 13. АЧХ актуаторів сканера при збудженні актуатора 1: АЧХ актуатора 5 - крива 2; АЧХ актуатора 2 - крива 3; крива 1 відповідає АЧХ актуатора 1.

З рис. 13 видно, що вплив коливань на актуатори 2, 3, 5, при збуджені актуатора 1 не перевищує -17,4дБ, що приблизно у 7 разів менше, ніж у неподіленого трубчатого сканера.

На рис. 14 представлені залежності переміщення актуаторів сканера від прикладеної до нього електричної напруги, які отримані експериментально.

Рис. 14. Залежність переміщення актуаторів сканера від прикладеної до них електричної напруги по координатах: а - ХУ; б - Z.

З рис. 14 видно, що переміщення по координатах XY складає 350мкм, а по координаті Z - 40мкм при напрузі 100В, що в ~2 рази більше ніж у відомих сканерів.

Розподіл коливань по поверхні одного з актуаторів оцінювався методом фігур Хладні. У випадку стоячих хвиль на резонансних частотах контрастний за кольором порошок розподілявся з боку металевої пластини у вузлах коливань і, таким чином, виявляв їх. На рис. 15 представлені експериментально отримані фігури Хладні актуаторів по координатах X (Y), Z.

Рис. 15. Фігури Хладні актуаторів сканера: а) БПЕ-1 жорстко закріплений з нижньої сторони, б) БПЕ-5 жорстко закріплений в чотирьох точках.

З рис. 15 видно, що на резонансних частотах відповідно 0,886 і 1,34 кГц виникають вигинні коливання актуаторів по координатах X (Y), Z.

У четвертому розділі приведені результати розробки та досліджень п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона (рис. 16). Цей сканер складається з біморфного п'єзоелемента 2 і біморфного планарного камертона 1 (актуатори). Біморфний п'єзоелемент і біморфний планарний камертон однією стороною закріплені на основі таким чином, що поперечний переріз фігури, яка утворилась при цьому має хрестоподібну форму. Утримувач зонда 3 також виконаний у вигляді біморфного п'єзоелемента, котрий закріплений на біморфному п'єзоелементі і біморфному планарному камертоні за допомогою плоских пружних пластин 4-7.

Рис. 16. П'єзокерамічний сканер на основі біморфного планарного камертона

Відмітною особливістю даної конструкції від запропонованих вище сканерів є зменшена кількість актуаторів, яке стало можливим завдяки зміні їх взаємного розташування. Крім того, ця відмінність дає можливість повороту сканера навколо вісі Z, що дозволяє використовувати його для масиву зондів в вигляді лінійки або матриці, і відповідно, масиву наноелементів, наприклад, в запам'ятовуючих пристроях.

По аналогії з попередніми сканерами його коливання по одній з координат Х або Y спрощено описуються диференціальним рівнянням другого порядку (1). У цій формулі, в порівнянні з попередніми сканерами, змінюються значення коефіцієнтів: маса актуатора - m, жорсткість актуатора 1 для переміщення по координаті Х - k₁ і частота коливань актуатора - щ.

Коефіцієнти жорсткості актуаторів 1 (або 2) можна визначити по формулі (4).

Формула для визначення коефіцієнта жорсткості плоских пружних елементів аналогічна формулі (3).

Рис. 17. Затухаючі коливання п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона

Затухаючі коливання одного з актуаторів сканера при дії на нього ступінчатої напруги з амплітудою 100В, по формулі (1) з урахуванням всіх коефіцієнтів, показані на рис. 17.

Як видно з рис. 17 діапазон переміщення збільшився у 1,3 рази в порівнянні з біморфним трубчатим сканером, що підтверджується експериментально.

По методу електромеханічних аналогій для цього сканера також складена еквівалентна електрична схема для визначення взаємного зв'язку між актуаторами по XYZ координатам. Проте відмітною особливістю еквівалентної схеми п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона є зменшене кількість актуаторів, а відповідно і зменшено кількість коливальних контурів.

На рис. 18 показані АЧХ актуаторів 2 і 3 (БПЕ 2, 3), при збудженні актуатора 1 (БПЕ-1), отримані для еквівалентної електричної схеми.

Рис. 18. АЧХ актуаторів сканера при збудженні актуатора 1, крива 1 - АЧХ БПЕ 1; крива 2 - АЧХ БПЕ 2; крива 3 - АЧХ БПЕ 3.

З рис. 18 видно, що на резонансній частоті (879 Гц) рівень зв'язку між актуаторами не перевищує -15,7дБ. Звідки можна зробити висновок, що коливання актуатора 1 не суттєво впливають на інші актуатори сканера.

На рис. 19 приведені результати комп'ютерного моделювання розробленого сканера для візуалізації переміщення. Розміри моделі відповідають реальним розмірам сканера.

Рис. 19. Результати комп'ютерного моделювання п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона: а - переміщення по координатах XY; б - поворот утримувача зонда навколо вісі Z.

Крім того, що коливання актуатора по координатах Х не впливають на коливання актуатора по координаті Y з рис. 19 видно, що збільшився діапазон переміщення актуаторів сканера в порівнянні з біморфним трубчатим сканером. На рис. 19,б показана можливість повороту сканера навколо вісі Z.

Частота власних коливань цього сканера по координатах ХY складає 0,879кГц, а по координаті Z - 1,924кГц.

На рис. 20 представлені АЧХ актуаторів при збудженні одного з них для визначення взаємного зв'язку між актуаторами по координатам X, Y, Z. АЧХ знімались в діапазоні частот 0,2-5 кГц, тому на графіку видно інші резонанси.

З рис. 20 видно, що вплив коливань на актуатори 2, 3, при збуджені актуатора 1 не перевішує -15,7дБ, що приблизно в 6 разів менше ніж у неподіленого трубчатого сканера.

Рис. 20. АЧХ актуаторів сканера при збудженні актуатора 1: АЧХ актуатора 3 - крива 2; АЧХ актуатора 2 - крива 3; крива 1 відповідає АЧХ актуатора 1.

На рис. 21 представлені залежності переміщення актуаторів сканера від прикладеної до нього електричної напруги, які отримані експериментально.

З рис. 21 видно, що переміщення по координатах XY складає 300мкм, а по координаті Z - 37мкм при напрузі 100В, що в ~1,8 рази більше ніж у відомих сканерів.

Рис. 21. Залежність переміщення актуаторів сканера від прикладеної до них електричної напруги по координатах: а - ХУ; б - Z.

Види коливань актуаторів п'єзокерамічного сканера на основі біморфного планарного камертона, які були визначені за допомогою фігур Хладні, аналогічні коливанням, представленим на рис. 15. Вигинним коливання цього сканера по координатах ХY відповідає частота 0,879кГц, а по координаті Z - 1,924кГц.

ВИСНОВКИ

Основні результати дисертаційної роботи такі:

1. Проведені дослідження, направлені на вдосконалення п'єзокерамічних сканерів для скануючих зондових наномікроскопів, виявили ряд закономірностей, аналіз яких дозволяє стверджувати, що сформульована мета роботи може вважатися досягнутою. При виконанні роботи використовувалися коректні і достовірні методи досліджень.

2. Розроблені моделі, методи, схеми і пристрої розширили науково-технічну базу проектування п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів, що дозволяє створювати зразки сканерів з характеристиками, які перевищують кращі зразки зарубіжних фірм.

3. Розроблено три нових типа сканера - на основі біморфного трубчатого п'єзоелемента, на основі планарних біморфних п'єзоелементів і на основі біморфного планарного камертона, які дозволяють зменшити взаємний зв'язок між актуаторами сканерів, зменшити кут нахилу площини утримувача зонду при скануванні і збільшити діапазон сканування.

4. Розроблений, виготовлений і досліджений сканер на основі біморфного трубчатого п'єзоелемента. Для цього сканера побудовані і досліджені математична і комп'ютерні моделі. Встановлено, що рівень зв'язку між актуаторами, які здійснюють переміщення по координатах XYZ не перевищує ~ -18,3дБ, що приблизно у 8 раз менше ніж у відомих сканерів; утримувач зонда практично не змінює кут нахилу при скануванні; частота коливань по координатах ХY складає 7 кГц, а по координаті Z - 8,2кГц; переміщення по координатах ХY складає 230мкм, а по координаті Z - 30мкм, що в ~1,2 рази більше ніж у відомих сканерів.

5. Розроблений, виготовлений і досліджений сканер на основі планарних біморфних п'єзоелементів. Для цього сканера побудовані і досліджені математична і комп'ютерні моделі. Встановлено, що рівень зв'язку між актуаторами, які здійснюють переміщення по координатах XYZ не перевищує ~ -17,4дБ, що приблизно у 7 раз менше ніж у відомих сканерів; утримувач зонду практично не змінює кут нахилу при скануванні; частота коливань по координатах ХY складає 0,886 кГц, а по координаті Z - 1,34кГц; переміщення по координатах ХY складає 350мкм, а по координаті Z - 40мкм, що в ~2 рази більше ніж у відомих сканерів.

6. Розроблений, виготовлений і досліджений сканер на основі біморфного планарного камертона. Для цього сканера побудовані і досліджені математична і комп'ютерні моделі. Встановлено, що рівень зв'язку між актуаторами, які здійснюють переміщення по координатах XYZ не перевищує ~ -15,7дБ, що приблизно у 6 раз менше ніж у відомих сканерів; утримувач об'єкту практично не змінює кут нахилу при скануванні; частота коливань по координатах ХY складає 0,879 кГц, а по координаті Z - 1,924кГц; переміщення по координатах ХY складає 300мкм, а по координаті Z - 37мкм, що в ~1,8 рази більше ніж у відомих сканерів.

7. Розроблені комплекти конструкторської документації для сканерів на основі планарних біморфних п'єзоелементів і на основі біморфного планарного камертона.

8. Розроблений і виготовлений стенд для дослідження п'єзокерамічних сканерів.

9. Розроблені комп'ютерні моделі для візуалізації переміщення розроблених п'єзокерамічних сканерів, які дозволяють оцінювати динамічні характеристики сканерів.

10. Розроблені сканери впроваджені в промисловість та в учбовий процес.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Шарапов В.М. Цилиндрические пьезокерамические сканеры для наномикроскопов / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, А.П. Алпатов, С.А. Филимонов // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2006. - № 3. - С. 106-109.

2. Шарапов В.М. Трехкоординатный пьезокерамический сканер для зондовых наномикроскопов на основе компланарных биморфных пьезоэлементов / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, С.А. Филимонов // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2006. - №1. - С. 80-83.

3. Шарапов В.М. Построение модели трехкоординатного пьезокерамического сканера для зондовых наномикроскопов на основе компланарных биморфных пьезоэлементов / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, С.А. Филимонов // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2007. - №1(8). - С. 109-112.

4. Шарапов В.М. Трехкоординатный пьезокерамический сканер на биморфных пьезоэлементах для зондового наномикроскопа / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, С.А. Филимонов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2007. - №4 (70) - С. 13-15.

5. Шарапов В.М. Увеличение диапазона сканирования пьезокерамического сканера зондового наномикроскопа / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, С.А. Филимонов // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2007. - Спецвипуск. - С. 261-263.

6. Sharapov V.M. The investigation of frequency characteristics of piezotransducers with double circuit negative feedback / V.M. Sharapov, M.P. Musienko, S.A Filimonov // Вісник Черкаського державного технологічного університету. - 2006. - Спецвипуск. - С. 262-264.

7. Шарапов В.М. Построение и исследование модели трехкоординатного пьезокерамического сканера для зондовых наномикроскопов на основе биморфных пьезоэлементов / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, С.А. Филимонов // Труды VIII международной научно-практической конференции "Современные информационные и электронные технологии". - Одесса, 2007. - С. 344.

8. Шарапов В.М. Биморфный пьезокерамический сканер для зондовых наномикроскопов в области точного позиционирования / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржий, Т.Г. Тымчик, С.А. Филимонов // Шоста науково-технічна конференція "Приладобудування 2007: стан і перспективи". - Київ, 2007. - С. 141-142.

9. Шарапов В.М. Определение характеристик биморфного пьезокерамического сканера используемого в наномикроскопе / В.М. Шарапов, С.А. Филимонов // Сьома науково-технічна конференція "Приладобудування: стан і перспективи". - Київ, 2008. - С. 87-88.

10. Филимонов С.А. Пьезокерамический сканер для наномикроскопов на основе биморфного планарного камертона / С.А. Филимонов // Материалы 4-ой международной молодежной научно-технической конференции "Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций "РТ-2008"". - Севастополь, 2008. - С. 187.

11. Sharapov V.M. Stand for diagnostics piezoceramic scanners of probe nanomicroscopes / V.M. Sharapov, S.A. Filimonov, K.V. Bazilo, Zh.V. Sotula, D.E. Romanenko // Тези IV міжнародної науково-технічної конференції "Датчики, прилади та системи - 2008". - Ялта, 2008. - С. 118-119.

12. Шарапов В.М. Сканер для зондовых наномикроскопов на основе биморфных пьезоэлементов / В.М. Шарапов, С.А. Филимонов // VIII международный семинар "Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии". - Минск, Беларусия, 2008. - С. 204-209.

13. Sharapov V.M. Increase of coefficient of transformation of piezoelectric transformers in a up to resonant area / V.M. Sharapov, K.V. Bazilo, Zh.V. Sotula, S.A. Filimonov, D.E. Romanenko // Тези IV міжнародної науково-технічної конференції "Датчики, прилади та системи - 2008". - Ялта, 2008. - С. 108-109.

14. Sharapov V.M. Research of dynamic characteristics of domain dissipative piezotransformtors / V.M. Sharapov, V.V. Tuz, Zh.V. Sotula, K.V. Bazilo, S.A. Filimonov // Тези IV міжнародної науково-технічної конференції "Датчики, прилади та системи - 2008". - Ялта, 2008. - С. 116-117.

15. Шарапов В.М. Исследование преобразователей с двухконтурной обратной связью / В.М. Шарапов, С.А. Филимонов, М.П. Мусиенко, В.В. Туз // П'ята науково-технічна конференція "Приладобудування 2006: стан і перспективи". - Київ, 2006. - С. 162-163.

16. Шарапов В.М. Расширение рабочего диапазона частот в пьезопреобразователях с двухконтурной обратной связью / В.М. Шарапов, М.П. Мусиенко, С.А. Филимонов // Матеріали другої міжнародної науково-практичної конференції "Наукові дослідження та експеримент 2006". - Полтава, 2006. - С. 76-78.

17. Пат. 22600 Україна, МПК G12B 21/20, H01L 41/00. П'єзосканер / В.М. Шарапов, А.М. Гуржій, С.О. Філімонов - №200612670; заявл. 01.12.2006; опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.

18. Пат. 22601 Україна, МПК G12B 21/20, H01L 41/00. П'єзосканер / В.М. Шарапов, А.М. Гуржій, А.П. Алпатов, С.О. Філімонов - №200612672; заявл. 01.12.2006; опубл. 25.04.2007, Бюл. №5.

19. Пат. 26019 Україна, МПК G12B 21/20, H01L 41/00. Біморфний п'єзоелемент сканера наномикроскопів / В.М. Шарапов, А.М. Гуржій, С. О Філімонов. - №200705530; заявл. 21.05.2007; опубл. 27.08.2007, Бюл. №13.

20. Пат. 32735 Україна, МПК G12B 21/20, H01L 41/00. П'єзосканер / В.М. Шарапов, С.О. Філімонов - - №200800970; заявл. 28.01.2008; опубл. 26.05.2008, Бюл. №10.

21. Пат. 32739 Україна, МПК G12B 21/20, H01L 41/00. П'єзосканер / В.М. Шарапов, С.О. Філімонов - - №200801000; заявл. 28.01.2008; опубл. 26.05.2008, Бюл. №10.

22. Пат. 24808 Україна, МПК G01L 1/16, G01P 15/09. П'єзоелектричний перетворювач механічних величин / В.М. Шарапов, А.М. Гуржій, С.О. Філімонов - №200703366; заявл. 28.03.2007; опубл. 10.07.2007, Бюл. №10.

23. Пат. 24810 Україна, МПК G01L 1/16, G01P 15/09. П'єзоелектричний перетворювач механічних величин / В.М. Шарапов, А.М. Гуржій, С.О. Філімонов - №200703368; заявл. 28.03.2007; опубл. 10.07.2007, Бюл. №10.

24. Пат. 24813 Україна, МПК G01L 1/16, G01P 15/09. П'єзоелектричний перетворювач механічних величин / В.М. Шарапов, С.О. Філімонов, Є.В. Малахов, Т.Г. Тимчик - №200703375; заявл. 28.03.2007; опубл. 10.07.2007, Бюл. №10.

25. Пат. 24814 Україна, МПК G01L 1/16, G01P 15/09. П'єзоелектричний перетворювач механічних величин / В.М. Шарапов, А.М. Гуржій, С.О. Філімонов - №200703377; заявл. 28.03.2007; опубл. 10.07.2007, Бюл. №10.

АНОТАЦІЯ

Філімонов С.О. Вдосконалення п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 - комп'ютерні системи та компоненти. Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2009.

Дисертація присвячена розробці методів і засобів покращення характеристик п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів і створенню на цій основі конкурентоздатних зразків таких виробів.

Розроблений метод покращення позиціонування п'єзокерамічних сканерів за рахунок зменшення зв'язку між актуаторами. Зменшення взаємного зв'язку між актуаторами сканера досягнуто завдяки розділенню актуаторів один від одного, а також за рахунок застосування плоских пружних пластин, що мають різну жорсткість по координатах X і Y.

В дисертаційній роботі побудовані і досліджені математичні і комп'ютерні моделі трубчатого п'єзокерамічного сканеру, п'єзокерамічного сканеру на основі планарних біморфних п'єзоелементів, та п'єзокерамічного сканеру на основі біморфного планарного камертону. Побудовані також комп'ютерні моделі для візуалізації переміщень розроблених п'єзокерамічних сканерів.

Для вирішення поставлених завдань використовувалися методи розрахунку п'єзоелектричних матеріалів, теорії електричних ланцюгів, методи електромеханічних аналогій, експериментальні дослідження і комп'ютерне моделювання.

Ключові слова: наномікроскоп, п'єзокерамічний сканер, актуатор, біморфний п'єзоелемент.

SUMMARY

Filimonov S.A. Perfection of piezoceramic scanners of probe nanomicroscopes. - Manuscript.

The thesis on gaining the scientific degree of candidate of engineering sciences on a specialty 05.13.05 - the computer systems and components. Cherkassy state technological university, Cherkassy, 2009.

Dissertation is devoted development of methods and facilities of improvement of descriptions of piezoceramics scanners for probe nanomicroscopes and creation on this basis of competitive standards of such wares.

A method is developed for the improvement of keeping of piezoceramics scanners due to diminishing of connection between actuators. Terms were certain allowing to regulate influence of interconnections of aсtuators, piezoceramics scanners, responsible for moving on XYZ to the co-ordinates. Piezoceramics scanners are developed on the basis of bimorph piezoelements with more wide range of scan-out, what the known constructions, that allows to pass sweepable probe microscopes on a new level.

Were built and investigational mathematical model and computer model for determination of coefficient of connection between actuators on XYZ to the coordinates of piezoceramic scanners, that allowed to manage parameters for the improvement of their descriptions. A computer model is developed for visualization of moving on the stages of construction of the developed piezoceramics scanners. A stand is developed for diagnostics of piezoceramics scanners.

Keywords: nanomicroscope, piezoceramics scanners, actuator, bimorph piezoelement.

АННОТАЦИЯ

Филимонов С.А. Совершенствование пьезокерамических сканеров для зондових наномикроскопов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 - компьютерные системы и компоненты. Черкасский государственный технологический университет, Черкассы, 2009.

Диссертационная работа "Совершенствование пьезокерамических сканеров для зондовых наномикроскопов" посвящена разработке методов и средств улучшения характеристик пьезокерамических сканеров для зондовых наномикроскопов и созданию на этой основе конкурентоспособных образцов таких изделий.

В диссертации обоснована цель, актуальность направления исследования, проведен обзор известных конструкций пьезокерамических сканеров для зондовых наномикроскопов, оценены их преимущества и недостатки. К основным недостаткам можно отнести - взаимное влияние колебаний при сканировании по координатам X и Y, изменение угла наклона плоскости держателя зонда (или образца), а также малый диапазон сканирования, что ограничивает возможности наномикроскопа. В качестве сканеров для зондовых наномикроскопов наибольший интерес представляют конструкции на основе биморфных пьезоэлементов.

Приведены результаты решения для устранения имеющихся недостатков пьезокерамических сканеров для зондовых наномикроскопов.

Разработан метод улучшения позиционирования пьезокерамических сканеров за счет уменьшения связи между актуаторами. Уменьшение взаимной связи между актуаторами сканера достигнуто благодаря разделению актуаторов друг от друга, а также за счет применения плоских упругим пластинам, имеющим различную жесткость по координатам X и Y.

В работе впервые разработаны пьезокерамические сканеры на основе биморфного трубчатого пьезоэлемента, планарных биморфных пьезоэлементов, а также биморфного планарного камертона, которые позволяют уменьшить взаимную связь между актуаторами сканеров, уменьшить угол наклона площади держателя зонда (или объекта) при сканировании и увеличить диапазон сканирования.

Определены коэффициенты влияний взаимных связей между актуаторами, пьезокерамических сканеров, отвечающих за перемещение по координатам XYZ. Это необходимо, так как эти связи определяют нежелательные перемещения зонда (объекта) по другим координатам. Исследование осуществлялось при следующих условиях. На один из актуаторов подавалось напряжение U₁ на частоте, которая соответствует изгибным колебаниям сканера, а с остальных актуаторов снималось напряжение на этой же частоте. Установлено, что уровень связи между актуаторами осуществляющими перемещения по координатам XYZ не превышает ~ -15,6-18дБ, что приблизительно в 6-8 раз меньше, чем у известных сканеров. Разработанные пьезокерамические сканеры на основе биморфных пьезоэлементов имеют более широкий диапазон сканирования, практически 1,2-2 раз шире, чем известные конструкции. Кроме того, в разработанных сканерах практически отсутствует угол наклона плоскости держателя зонда при сканировании.

Были построены и исследованы математические и компьютерные модели для определения коэффициента связи между актуаторами по XYZ координатам, а также для определения механических характеристик пьезокерамических сканеров, что позволило управлять параметрами для улучшения их характеристик. Для моделирования использовались - пакет программ Mathcad 2001 Professional и Microcap 7.0.

Разработаны компьютерные модели для визуализации перемещения сканеров. Компьютерное моделирование разработанных сканеров для визуализации перемещения осуществлялось в программе FemLab 3.2 (COMSOL Multiphysics). Эти модели позволяют определять динамические характеристики в разрабатывающихся сканерах.

Разработан и изготовлен стенд для исследования пьезокерамических сканеров, при помощи которого можно определить амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики, коэффициенты связи между актуаторами, импульсные и переходные характеристики, диапазон перемещения, вид колебания актуаторов.

Разработаны комплекты конструкторской документации для сканеров на основе планарных биморфных пьезоэлементов и на основе биморфного планарного камертона.

Для решения поставленных задач использовались методы расчета пьезоэлектрических материалов, теории электрических цепей, методы электромеханических аналогий, экспериментальные исследования и компьютерное моделирование.

Достоверность полученных научных результатов и выводов проверена сравнением теоретических положений с экспериментальными данными и зависимостями, изготовлением опытных образцов и их испытаниями.

Разработанные методы, схемные и конструктивные решения расширили научно-техническую базу для проектирования пьезокерамических сканеров.

Исследованные пьезокерамические сканеры были внедрены в промышленность, в частности, на НВК "Фотоприбор" (Украина), ВАТ "Укрпьезо" (Украина), ОДО "Микротестмашины" (Белоруссия), а также в учебном процессе в курсе дисциплины "Преобразующие устройства приборов" в Черкасском государственном технологическом университете.

Ключевые слова: наномикроскоп, пьезокерамический сканер, актуатор, биморфный пьезоэлемент.

Размещено на Allbest.ru

...