П`єзосканер

Корисна модель відноситься до скануючої зондової мікроскопії, а конкретніше до пристроїв, що забезпечують точне трьохкоординатне переміщення в площині об’єкту. Відомий п’єзосканер, який містить п’єзоактуатор у вигляді циліндра з електродами на зовнішній і внутрішній поверхнях, одним кінцем закріплений на основі, а іншим сполучений з утримувачем об’єкту або зонду (див. Патент СІЛА №5200617, G 01N 23/00, 6.04.1993). Недолік вказаного пристрою полягає в тому, що при скануванні секції п’єзоактуатора, які не беруть участь у переміщенні, перешкоджають вигину п’єзосканера, що зменшує діапазон сканування. Другий недолік полягає в тому, що площина утримувача об’єкту змінює кут нахилу при скануванні, що звужує можливості використання п’єзосканера. Відомий п’єзосканер, що містить п’єзоактуатор у вигляді циліндра з електродами на зовнішній і внутрішній поверхнях, одним кінцем закріплений на основі, а іншим сполучений з утримувачем об’єкту або зонду, причому на п’єзоелементі уздовж подовжньої осі виконано чотири наскрізні пази, утворюючих чотири фрагменти п’єзоелемента, на кожному з яких сформовані електроди [див. Патент Російської Федерації №2248628 СІ, G12В21/20, Н01L41/00, 20.03.2005]. Недоліком цього п’єзосканера є недостатній діапазон сканування. Вказаний п’єзосканер найбільше близький по технічній сутності до того, який заявляється, і вибраний в якості найближчого аналогу. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення п’єзосканера шляхом виконання п’єзоактуатора у вигляді чотирьох біморфних п’єзоелементів з утримувачем об’єкту у вигляді біморфного п’єзоелемента, що підвищує діапазон сканування п’єзосканера [див. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезокерамические датчики Москва: Техносфера, 2006. - 632с: ил.]. П’єзосканер містить основу, п’єзоактуатор, утримувач об’єкту або зонду. Пропонований п’єзосканер відрізняється від найближчого аналогу тим, що п’єзосканер виконано з чотирьох біморфних елементів, кожен з яких складається з металевої пластини таврової форми, на яку закріплений п’єзоелемент з електродами, біморфні п’єзоелементи широкою стороною металевої пластини закріплені на основі таким чином, що поперечний переріз фігури, утвореної широкими сторонами біморфних п’єзоелементів являє собою квадрат або прямокутник, утримувач об’єкту виконаний у вигляді біморфного п’єзоелемента, котрий складається з металевої пластини та п’єзоелемента, причому утримувач об’єкту закріплений на п’єзоактуаторі за допомогою пружних пластинок прямокутної форми. Кожна з вказаних відмінних ознак є необхідною, а всі разом - достатніми для досягнення технічного результату. Технічним результатом корисної моделі є розширення діапазону сканування. Корисна модель пояснюється кресленнями, де: на Фіг. 1 - показано загальний вигляд п’єзосканеру, що пропонується; на Фіг. 2 - показано вид зверху. П’єзосканер містить основу 1, п’єзоактуатор 2, утримувач об’єкту або зонду 3. П’єзоактуатор 2 виконано з чотирьох біморфних елементів 4, 5, 6, 7, кожен з яких складається з металевої пластини таврової форми 8, 9, 10, 11 (Фіг. 1), на якій закріплений п’єзоелемент 12, 13, 14, 15 (Фіг. 2), біморфні п’єзоелементи широкою стороною металевої пластини закріплені на основі таким чином, що поперечний переріз фігури, утвореної широкими сторонами біморфних п’єзоелементів являє собою квадрат або прямокутник, утримувач об’єкту 3 виконаний у вигляді біморфного п’єзоелемента, котрий складається з металевої пластини 16 та п’єзоелемента 17, причому утримувач об’єкту закріплений на п’єзоактуаторі за допомогою пружних пластинок прямокутної форми 18, 19, 20, 21. П’єзосканер працює наступним чином. При подаванні пилкоподібної напруги на два діаметрально протилежні біморфних п’єзоелемента 5 та 7, а саме на металеві пластини таврової форми 9, 11 та зовнішню поверхню п’єзоелементів 13, 15, біморфні п’єзоелементи починають деформуватися в наслідок чого відбувається переміщення утримувача об’єкту 3 по вісі X. При подаванні пилкоподібної напруги на два діаметрально протилежні біморфних п’єзоелемента 4 та 6, а саме на металеві пластини таврової форми 8, 10 та зовнішню поверхню п’єзоелементів 12, 14, біморфні п’єзоелементи починають деформуватися в наслідок чого відбувається переміщення утримувача об’єкту 3 по вісі Y. При подаванні пилкоподібної напруги на металеву пластину 16 та п’єзоелемент 17 відбуваються переміщення утримувача об’єкту 3 по вісі Z. В зв’язку з тим, що п’єзоактуатор виконано з чотирьох біморфних елементів, кожен з яких складається з металевої пластини таврової форми, на якій закріплений п’єзоелемент, біморфні п’єзоелементи широкою стороною металевої пластини закріплені на основі таким чином, що поперечний переріз фігури, утвореної широкими сторонами біморфних п’єзоелементів являє собою квадрат або прямокутник, утримувач об’єкту виконаний у вигляді біморфного п’єзоелемента, котрий складається з металевої пластини та п’єзоелемента, причому утримувач об’єкту закріплений на п’єзоактуаторі за допомогою пружних пластинок прямокутної, отримується ширший діапазон сканування. Приклад конкретного використання. У конкретному випадку використовувався п’єзоелемент з п’єзокераміки ЦТС-19 з розмірами: діаметром 25мм та товщиною - 0,3мм. Металевий пластина таврової форми з розмірами: широка сторона - 45, протилежна сторона - 35, висота основи - 15мм, товщина - 0,2мм; висота - 60. Електроди на внутрішній та зовнішній поверхні п’єзоелемента, так, як показано на Фіг. 2. Діапазон сканування вище, чим у найближчого аналогу у 1,8 раза.