Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и объект исследований 11
1.1. Методы получения и исследования ультрадисперсных частиц 11
1.2. Устройства микроперемещений зондовых микроскопов 19
1.2.1 Манипуляторы грубых перемещений 19
1.2.2. Сравнительный анализ способов осуществления сближения зондирующего острия и исследуемой поверхности 22
1.2.3. Манипуляторы точных перемещений 27
1.2.4. Методы и средства управления пьезосканером 29
1.3. Выводы, постановка цели и задач исследований 36
ГЛАВА 2. Разработка и исследование пьезоэлектрических манипуляторов в стм для изучения ультрадисперсных частиц 37
2.1. Обзор известных методов расчета пьезоэлементов 37
2.2. Пьезосканер туннельного микроскопа для изучения ультрадисперсных частиц кластерных материалов 38
2.3. Исследование характеристик - точности и скорости инерционного пьезопривода 47
2.3.1. Модель движения объекта микроперемещений 47
2.3.2. Влияние конструктивных параметров инерционного привода на асинхронное смещение объекта 58
2.3.3. Влияние параметров привода на синхронное смещение объекта 66
2.3.4. Исследование инерционного пьезопривода с дополнительным электродинамическим источником воздействия на перемещаемый объект 70
2.3.5. Исследования характеристик разработанных пьезоэлектрических устройств 77
2.4. Выводы по главе 2 84
ГЛАВА 3 . Методы, средства и модели адаптивного управления пьезосканером СТМ 86
3.1. Анализ способов повышения производительности туннельного микроскопа 86
3.2. Адаптивная дискретизация СТМ-изображений 89
3.3. Применение аппарата прогнозирования для управления пьезосканером 94
3.4. Анализ функционирования цепи обратной связи СТМ 99
3.4.1. Математические модели цепи обратной связи 99
3.4.2. PSPICE модели цепи обратной связи 106
3.5. Принципы адаптивного управления пьезосканером для
перемещения зондирующего острия 107
3.6. Выводы по главе 3 111
ГЛАВА 4. Обоснование точности и эффективности адаптивного управления пьезосканером 115
4.1. Практическая реализация и методика испытаний 115
4.2. Анализ метрологических характеристик СТМ при адаптивном сканировании поверхности 120
4.3. Результаты экспериментальных исследований адаптивной и равномерной дискретизаций СТМ-изображений 130
4.4. Оценка эффективности адаптивного управления пьезосканером 137
4.5. Выводы по главе 4 141
ГЛАВА 5. Экспериментальные исследования и особенности реализации программно-аппаратного обеспечения СТМ 143
5.1. Структура программно-аппаратного обеспечения микроскопа 143
5.2. Подсистема адаптивного сканирования поверхности 148
5.3. Подсистема считывания измерительной информации 149
5.3.1. Использование аппарата прогнозирования при съеме информации о микрорельефе поверхности 149
5.3.2. Применение системы активной виброзащиты
при считывании измерительной информации 153
5.4. Подсистема сближения зондирующего острия и образца 157
5.4.1. Повышение устойчивости функционирования подсистемы сближения острия и поверхности образца 157
5.4.2. Ускорение процедуры сближения зондирующего острия и образца 160
5.5. Выводы по главе 5 163
Заключение 166
Литература
