Сканер с балансом центра масс для сканирующего зондового микроскопа

С. В. Пичахчи, О. М. Горбенко, С. Ю. Лукашенко, М. Л. Фельштын, И. Д. Сапожников, А. О. Голубок

Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Рассмотрен способ демпфирования низкочастотного резонанса исполнительного элемента в петле обратной связи сканирующего зондового микроскопа, основанный на балансировании положением центра масс пьезоактуатора и симметризации конструкции сканера. С помощью моделирования найдена оптимальная конструкция сканера. Крепление сканера к неподвижному основанию в плоскости симметрии корпуса обеспечивает гашение низкочастотного резонанса сканера, позволяет увеличить коэффициент усиления в разорванной петле обратной связи и, как следствие, улучшает быстродействие следящей системы без ухудшения стабильности ее работы. На основании выполненных расчетов изготовлен макет сканера и экспериментально исследована его амплитудно-частотная характеристика. Получено хорошее согласие между расчетными и экспериментальными данными. На примере визуализации поверхности тестового образца в режиме сканирующей микроскопии ионных токов продемонстрировано преимущество демпфирования низкочастотного резонанса сканера в “hopping”-моде.

Ключевые слова: пьезоактуатор, скорость сканирования, обратная связь, баланс центра масс, сканирующая микроскопия ионной проводимости.

Поступила в редакцию: 24.07.2025
Исправленный вариант: 01.12.2025
Принята в печать: 01.12.2025

DOI: 10.61011/PJTF.2026.07.62513.20453