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, що містить п’єзоелемент 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 США№5200617, G 01 N23/00, 6.04.1993]. Недолік вказаного пристрою полягає в тому, що при скануванні секції п’єзоелемента, 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’єзоелемент у вигляді циліндра, який поляризований радіально, 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, G 12 В 21/20, Н OIL 41/00, 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 аналога. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення п’єзосканера шляхом закріплення на зовнішній поверхні п’єзоелемента металевого циліндру з наскрізними пазами, які утворюють чотири фрагменти, які співпадають з фрагментами п’єзоелемента. Утримувач об’єкту закріплений на фрагментах металевого циліндра і п’єзоелемента за допомогою пружних пластинок. Металевий циліндр та п’єзоелемент утворюють біморфні п’єзоелемент, 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 п’єзоелемент у вигляді циліндра, який поляризований радіально, з електродами на зовнішній і внутрішній поверхнях, одним кінцем закріплений на основі, а іншим з’єднаний з утримувачем об’єкту, причому на п’єзоелементі уздовж подовжньої осі виконано чотири наскрізні пази, утворюючи х чотири фрагменти п’єзоелемента, на кожному з яких сформовані електроди. Пропонований п’єзосканер відрізняється від прототипу тим, що у п’єзосканер введено металевий циліндр, який закріплений на зовнішній поверхні п’єзоелемента, металевий циліндр має пази, які сумісно з пазами п’єзоелемента утворюють єдині пази, та єдині фрагменти, причому утримувач об’єкту закріплений на фрагментах металевого циліндра і п’єзоелемента за допомогою пружних пластинок. 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 кресленні - показано загальний вигляд п’єзосканеру. П’єзосканер містить п’єзоелемент у вигляді циліндра 1 (креслення) з електродами 2, 3, 4, 5, які розташовані на зовнішній циліндричній поверхні, електродами 6, 7, 8, 9 які розташовані на внутрішній поверхні, п’єзоелемент одним кінцем закріплений на основі 10, а іншим з’єднаний з утримувачем об’єкту 11, причому на п’єзоелементі уздовж подовжньої осі виконано чотири наскрізні пази 12, 13, 14, 15, утворюючих чотири фрагменти п’єзоелемента 16, 17 ,18, 19. Металевий циліндр 20 закріплений на зовнішній поверхні п’єзоелемента 1, який має пази, які співпадають з пазами 12, 13, 14, 15 п’єзоелемента 1 та утворюють єдині пази та єдині фрагменти 21, 22, 23, 24, причому утримувач об’єкту 11 закріплений на фрагментах металевого циліндра 21, 22, 23, 24 і п’єзоелемента 16, 17 ,18, 19 за допомогою пружних пластинок 25, 26, 27, 28. П’єзосканер працює наступним чином. При подаванні пилкоподібної напруги на внутрішні електроди 7, 9 двох діаметрально протилежних фрагментів 17, 19 п’єзоелемента та металеву пластину 20 відбуваються переміщення цих фрагментів, які використовуються для сканування по вісі X. При подаванні пилкоподібної напруги на внутрішні електроди 6, 8 двох діаметрально протилежних фрагментів 16, 18 п’єзоелемента та металеву пластину 20 відбуваються переміщення цих фрагментів, які використовуються для сканування по вісі Y. В зв’язку з тим, що на зовнішній поверхні п’єзоелемента використовуються металевий циліндр, який має наскрізні пази, які сумісно з пазами п’єзоелемента утворюють єдині пази та єдині фрагменти, причому утримувач об’єкту закріплений на фрагментах металевого циліндра і п’єзоелемента за допомогою пружних пластинок, а фрагменти є біморфними п’єзоелементами, отримується ширший діапазон сканування. Приклад конкретного використання. У конкретному випадку використовувався п’єзоелемент з п’єзокераміки ЦТС-19 з діаметром: зовнішнім - 9мм, внутрішнім - 8мм, та висотою 32мм. Металевий циліндр діаметр: внутрішній - 9,05мм, зовнішній - 9,7м; висота паза - 16мм. Електроди на внутрішній та зовнішній поверхні п’єзоелемента, так, як показано на кресленні. Діапазон сканування вище, чим у прототипу у 1,6 раза.