E-Book Overview
Кн. 4: Информационная технология в проектировании сканеров зондовых микроскопов. М.: Издательство ГНУ НИИ ПМТ, 2011. - 251 с.
Рассмотрены основные вопросы создания системы поддержки принятия рациональных решений при проектировании сканеров зондовых микроскопов, имеющей существенное значение для автоматизации проектирования устройств и модулей электронного машино- и приборостроения, микро- и наноэлектронной техники. Предложенный подход позволяет принимать научно обоснованные, технически целесообразные, технологически и экономически выгодные решения с целью последующего совершенствования известных и создания новых сканирующих зондовых микроскопов и их элементной базы. Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, занимающихся информационными технологиями в проектировании объектов электронного машиностроения, в том числе проектированием сканеров для зондовых микроскопов и может быть рекомендована аспирантам вузов и студентам, обучающимся по специальности 210107 – «Электронное машиностроение» и направлению 210100 – «Электроника и наноэлектроника».
E-Book Content
ВВЕДЕНИЕ Применение современных технологий электронного машино- и приборостроения в промышленности замедляется не столько отсутствием научных достижений и инженерных идей, сколько сроками и не всегда удовлетворительным
качеством
их
реализации
при
конструкторско-
технологической проработке. Одним из направлений решения этой проблемы является создание и развитие элементов автоматизированных систем проектирования высокотехнологичных объектов, в том числе таких, как сканеры для зондовых микроскопов. Микроминиатюризация изделий и повышение их качества во многих областях науки и техники поставили задачу обеспечения сверхточного позиционирования функциональных механизмов при выполнении установочных перемещений, в том числе по нескольким координатам одновременно. Сверхмалая, с точки зрения механики, длительность процессов в автоматизированном технологическом и аналитическом оборудовании (от 100 мс до 0,1 мс и менее) предъявляет жёсткие требования к динамическим параметрам модулей линейных перемещений. Во многих случаях, эти модули должны работать в вакуумной среде, которая создает проблемы даже для обычных диапазонов позиционирования. В нанотехнологии перемещение и позиционирование связано с малыми размерами. В современном технологическом и аналитическом оборудовании используются различные типы устройств прецизионных перемещений, в частности, устройств на пьезопреобразователях, пьезосканеры, отличительной особенностью которых является их безынерционность. Принцип их действия основан на преобразовании электрической энергии в механическую. Для пьезосканеров характерны: микроперемещения с погрешностью не более ± 0,1 нм; высокая чувствительность и плавность перемещений, высокое быстродействие (постоянная времени срабатывания пьезосканера 3
составляет не более 0,2 мс); возможность реверсивных перемещений. При работе пьезосканера не происходит его нагрева и влияния температурных деформаций на точность перемещения. Широкое внедрение пьезосканеров сдерживается сложностью их проектирования и отсутствием способов оценки конструкций на отдельных стадиях проектирования. Важным моментом применения пьезосканеров в нанотехнологическом оборудовании является линейная зависимость их перемещений от приложенного напряжения, то есть простота управления процессом перемещения. Автоматизированная система проектирования пьезосканеров может играть роль мощного средства для создания пьезосканеров, эффективное применение которых невозможно без разработки комплекса методических указаний и инструкций, используемых на каждом этапе и регламентирующих последовательность их выполнения. Перспективным направлением в проектировании сканеров для зондовых микроскопов является использование эффекта магнитострикци