Конструкция сканеров в СЗМ.

Способ организации микроперемещений, использующийся в СЗМ, основан на использовании трубчатого пьезосканера. Такой сканер выполнен в виде пьезокерамической пластины, согнутой в трубку. На внутреннюю и внешнюю поверхности трубки наносят электроды, на которые подаются напряжения. Таким образом, в каждой точке пьезокерамической трубки, где нанесены электроды, появляется радиально направленное электрическое поле. Под действием разности потенциалов между внутренним и внешним электродами трубка изменяет свои продольные размеры.

Трубчатый пьезосканер

Трубчатый пьезосканер, расположенный в СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР II позволяет осуществлять перемещение образца с точностью в доли ангстрем, максимальное перемещение образца составляет около 100 мкм, что и определяет максимальную площадь сканирования.

Принцип действия и конструкция пьезосканера

Трубчатые сканеры работают посредством изгиба полой пьезоэлектрической трубки в латеральной плоскости и удлинения или сжатия трубки по оси Z. Электроды, управляющие перемещениями трубки в X и Y направлениях, размещаются в виде четырех сегментов по наружной поверхности трубки (Рис. 1-13). При подаче противофазных напряжений на противоположные электроды внешней поверхности трубки (относительно внутренней) происходит сокращение участка трубки в том месте, где направление поля совпадает с направлением поляризации в противоположные стороны. Это приводит к изгибу трубки в соответствующем направлении. Тот же самый принцип используется для задания движения в направлении Y. Смещения в X и Y направлениях пропорциональны приложенному напряжению и квадрату длины трубки. Движение в Z направлении генерируется подачей напряжения на внутренний электрод трубки. Это приводит к удлинению всей трубки пропорционально ее длине и приложенному напряжению.

Сканер в виде трипода

В триподе (Рис. 1-4) три независимых бруска пьезокерамики, расположенные во взаимно перпендикулярных направлениях, соединены в один узел. Недостатками такого сканера являются сложность изготовления и сильная асимметрия конструкции.