Аннотация:
В сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) для контроля контакта зонда с поверхностью применяются пьезоэлектрические резонаторы (ПР), в которых сигнал силы давления зонда на поверхность преобразуется в электрический сигнал. Контакт зонда с поверхностью должен происходить через соприкосновение отдельных атомов. С целью повышения чувствительности разработана новая методика механического усиления сигнала силы. ПР, объединенный с примитивным динамическим усилителем (ДУ) и зондом, образуют новую резонансную систему, в которой амплитуда колебаний ПР во много раз отличается от амплитуды колебаний зонда. В этой системе ДУ служит первым каскадом усиления, а ПР вторым, поэтому выходное соотношение сигнал/шум определяется шумом первого каскада, который может быть значительно меньше, чем шум ПР. Приведен детальный теоретический расчет такой системы, осуществленной на практике с экспериментальной чувствительностью масштаба 1 pN в частотной полосе 100 Hz, что на порядок лучше, чем фундаментальный теоретический предел для ПР без применения ДУ. Излагаемый принцип механического усиления имеет универсальный характер и позволит использовать один и тот же тип серийно выпускаемых ПР как для разных задач СЗМ, так и для других видов силовой диагностики.
Полный текст:
PDF файл (592 kB)