Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБРАЗЦА ПО УЧАСТКУ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБРАЗЦА ПО УЧАСТКУ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБРАЗЦА ПО УЧАСТКУ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в устройствах металлографического анализа и системах защиты, действующих по принципу ключ-замок. Сущность изобретения: пьезоэлектрическое устройство для идентификации образца по участку его поверхности содержит пьезоэлектрическое устройство сканирования поверхности образца, держатель образца и устройства управления и обработки информации. Держатель выполнен разъемным и состоит из устройств грубого и тонкого позиционирования. Устройство тонкого позиционирования неподвижно закреплено на корпусе сканирующего устройства и выполнено с возможностью фиксации углового положения образца. Устройство грубого позиционирования выполнено съемным, содержит механизм торцового прижима образца и служит одновременно контейнером для хранения образца. Такое выполнение устройства позволяет многократно и быстро производить смену образца и его точную установку в поле сканирования. Устройство обработки информации позволяет по результатам сканирования участка поверхности образца определить соответствие образца заданному типу. 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2044399
Класс(ы) патента: H02N2/02, H01L41/08
Номер заявки: 94007364/25
Дата подачи заявки: 15.03.1994
Дата публикации: 20.09.1995
Заявитель(и): Квасников Сергей Викторович; Нистратов Виктор Филиппович; Фальковский Игорь Всеволодович
Автор(ы): Квасников Сергей Викторович; Нистратов Виктор Филиппович; Фальковский Игорь Всеволодович
Патентообладатель(и): Квасников Сергей Викторович; Нистратов Виктор Филиппович; Фальковский Игорь Всеволодович
Описание изобретения: Изобретение относится к пьезоэлектрическим приборам, позволяющим изучать поверхность образцов на субмикронном и атомном уровне, получать топографические изображения поверхности, и может быть использовано для металлографического анализа и систем защиты, разработанных по принципу ключ-замок.
Известны пьезоэлектрические устройства для изучения топографии поверхности металлических образцов с разрешением на атомном уровне сканирующие туннельные микроскопы (СТМ), содержащие пьезоэлектрические устройства сканирования поверхности образца на основе трехкоординатного пьезопривода, держатель образца с механизмом грубого и тонкого регулирования положения образца, устройство управления и обработки информации [1,2] Известные устройства позволяют получать изображения участков поверхности образца на атомном и субмикронном уровне, выявлять дефекты, следить за изменениями, происходящими на участке поверхности образца, установленного в прибор. Однако специфика проводимых научных исследований или не позволяет извлечь образец из сканирующего устройства между проводимыми измерениями [1] или, в том случае, если такое извлечение возможно, не позволяет повторно установить образец в сканирующем устройстве с микронной точностью [2]
Наиболее близким к заявляемому является пьезоэлектрическое устройство для исследования участка поверхности образца, содержащее пьезоэлектрическое устройство сканирования, размещенное в корпусе, держатель образца с устройствами грубого и точного позиционирования и устройства управления и обработки информации [3]
Известное устройство позволяет многократно устанавливать и извлекать исследуемый образец, а также позиционировать образец при его повторных установках в устройстве сканирования с микронной точностью относительно первоначальной установки. В качестве позиционирующего устройства в приборе использован шаговый инерционный пьезопривод. Данное известное техническое решение имеет ряд существенных недостатков, затрудняющих его использование.
Во-первых, для контроля точности положения образца при позиционировании необходимо использование оптического микроскопа и оператора, что сильно увеличивает время установки образца и вносит в установку образца субъективный фактор.
Во-вторых, позиционирование образца осуществляется плоскопараллельным перемещением образца в плоскости сканирования, при этом остается значительный произвол в угловом положении образца, что приводит к усложнению устройства обработки информации.
Целью изобретения является создание устройства, позволяющего произвести многократное измерение топограммы заданного участка поверхности образца и идентификацию образца по снятой топограмме, при этом должна быть обеспечена возможность быстрого и удобного извлечения образца из устройства и установка его в то же положение с микронной точностью.
Сущность изобретения заключается в том, что в пьезоэлектрическом устройстве для идентификации образца по участку его поверхности применен держатель образца, позволяющий быстро и удобно, многократно, с микронной точностью производить смену образцов и их установку в рабочее положение.
В предлагаемом устройстве держатель образца, включающий устройства грубого и точного позиционирования, выполнен разъемным, при этом устройство точного позиционирования неподвижно закреплено на корпусе сканирующего устройства и выполнено с возможностью фиксации углового положения образца, устройство грубого позиционирования, совмещенное с устройством прижима образца, выполнено съемным и служит одновременно контейнеpом для хранения образца. Такое выполнение позволяет многократно и быстро производить смену образца, защищает поверхность образца от механических воздействий.
На фиг. 1 изображено пьезоэлектрическое сканирующее устройство с закрепленной на его корпусе направляющей частью устройства точного позиционирования с установленным в нем образцом; на фиг.2 устройство грубого позиционирования; на фиг. 3 образец, поперечный разрез; на фиг.4 пьезоэлектрическое устройство для идентификации образца в сборе с установленным в нем образцом; на фиг.5 блок-схема управления устройством и алгоритма идентификации образца.
Пьезоэлектрическое устройство для идентификации образца из заданного набора по участку его поверхности содержит сканирующее устройство 1 на основе трехкоординатного пьезопривода, установленное в корпусе 2. На корпусе 2 неподвижно закреплено устройство 3 тонкого позиционирования, содержащее направляющую часть 4 с подпружиненными шариками 5 и приемную муфту 6.
Устройство 7 грубого позиционирования содержит корпус 8 и установленные в нем направляющую проставку 9, кнопку 10, подающую пружину 11, возвращающую пружину 12, упорные шайбы 13, 14. Направляющая проставка 9 выполнена с возможностью скользящей посадки в ней образца 15, содержащего направляющий паз 16. Приемная муфта 6 выполнена с возможностью скользящей посадки в ней корпуса 8 устройства грубого позиционирования.
Пьезоэлектрическое устройство для идентификации образца работает следующим образом.
Для размещения участка поверхности идентифицируемого образца в поле сканирования устройства 1 устройство 7 грубого позиционирования с установленным в нем образцом 15 помещается в приемную муфту 6 устройства 3 точного позиционирования путем скользящей посадки в ней корпуса 8. Нажимом кнопки 10 образец 15 подается в направляющую часть 4 устройства 3 тонкого позиционирования до упора в корпус 2 сканирующего устройства 1. Угловое положение образца 15 задается при этом установкой подпружиненных шариков 5 в направляющем пазу 16 образца 15. Фиксация положения образца 15 осуществляется фиксатором 17, который удерживает кнопку 10 в нажатом состоянии. После фиксации положения образца 15 в устройстве оно готово к считыванию топограммы участка поверхности образца 15, расположенного против острия пьезоэлектрического сканирующего устройства 1.
При включении электронной схемы управления сканирующее устройство 1 под действием выходного напряжения высоковольтного Z-усилителя 18 перемещает острие к поверхности образца 15 до возникновения в цепи острие образец туннельного электрического тока, равного заданному, порядка 1 нА.
Поскольку туннельный ток, протекающий между электродами, разделенными вакуумным промежутком, экспоненциально зависит от расстояния между ними, заданное значение туннельного тока определяет исходное расстояние между острием сканирующего устройства 1 и точкой поверхности образца, расположенной непосредственно под острием.
После этого сканирующее устройство 1 под действием выходного напряжения высоковольтных Х- и Y-усилителей 19 и 20, управляемых ЭВМ 21, перемещает острие над поверхностью образца 15 (процедура сканирования). Наличие рельефа на поверхности образца приводит к изменению расстояния между острием и поверхностью образца при сканировании и, следовательно, к отклонению туннельного тока от заданного значения. Схема управления с помощью предусилителя 22 и компаратора 23 регистрирует отклонение туннельного тока в процессе сканирования и через схему 24 обратной связи и высоковольтный Z-усилитель 18 генерирует на сканирующем устройстве напряжение, восстанавливающее исходное расстояние между острием и образцом.
Компьютерный мониторинг этого напряжения при сканировании позволяет фактически произвести измерение топограммы участка поверхности образца. Полученный таким образом результат может быть записан, например, в виде рабочего массива 25, в память ЭВМ. Идентификация образца производится по результатам компьютерного сравнения измеренного массива 25 с уже имеющимся в базе 26 данных ЭВМ 21.
Формула изобретения: ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБРАЗЦА ПО УЧАСТКУ ЕГО ПОВЕРХНОСТИ, содержащее пьезоэлектрическое устройство сканирования, размещенное в корпусе, держатель образца, выполненный в виде грубого и тонкого позиционирующего устройств, и устройства управления и обработки информации, отличающееся тем, что устройство грубого позиционирования содержит размещенные в корпусе направляющую проставку, выполненную с возможностью скользящей посадки в ней образца, и устройство торцевого прижима образца, а устройство тонкого позиционирования неподвижно закреплено на корпусе устройства сканирования и состоит из приемной муфты, выполненной с возможностью скользящей посадки в ней корпуса устройства грубого позиционирования, и направляющей части, выполненной с возможностью скользящей посадки в ней образца с фиксацией его углового положения.