КАНТИЛЕВЕР ДЛЯ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА Российский патент 1999 года по МПК H01J37/28 G11B11/08 

Описание патента на изобретение RU2124780C1

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию, а более конкретно, к устройствам, обеспечивающим наблюдение, измерение и модификацию поверхности объектов в туннельном и атомно-силовом режимах.

Известен кантилевер для сканирования зондового микроскопа, представляющий собой основание, к которому крепится прямоугольная балка, на дальнем от основания конце которой расположена игла [1].

Недостатком указанного устройства является большая поперечная чувствительность при работе в режимах контактной и бесконтактной моды сканирующего зондового микроскопа (СЗМ).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является кантилевер, описанный в работе [2]. Этот кантилевер для сканирующего зондового микроскопа представляет собой основание, к которому крепится балка V-образной формы, на дальнем от основания конце которой расположена игла [2]. V-образная форма позволяет частично снизить паразитную поперечную чувствительность при работе в режимах контактной и бесконтактной мод СЗМ.

Кроме наличия паразитной поперечной чувствительности, недостатком указанного устройства является и маленькая добротность собственных колебаний при работе в режимах бесконтактной моды СЗМ, что связано с большой площадью балки V-образной формы.

Задача изобретения - разработка кантилевера для сканирующего зондового микроскопа.

Технический результат изобретения заключается в снижении паразитной поперечной чувствительности при сохранении высокой добротности собственных резонансных колебаний балки кантилевера.

Это достигается тем, что балка кантилевера имеет поперечное утонение. Поперечных утонений может быть несколько.

Предлагаемый контилевер для сканирующего зондового микроскопа, включающий основание 1, к которому крепится балка 2, на дальнем от основании конце которой расположена игла 3, балка кантилевера выполнена с поперечным утонением 4 произвольного профиля, расположенным на произвольном расстоянии от основания. При формировании утонения анизотропным травлением профиль утонения будет трапециевидным (фиг. 1, 3). При формировании профиля утонения полукруглой либо эллипсовидной (фиг. 2) формы балка будет более прочной по сравнению с трапециевидным профилем утонения. Это связано с более плавной эпюрой возникающих в области утонения механических напряжений.

На фиг. 1 - 3 изображены различные варианты кантилевера для сканирующего зондового микроскопа с поперечным утонением балки.

Предлагаемый контилевер для сканирующего зондового микроскопа работает следующим образом. При сканировании исследуемой поверхности игла кантилевера движется по рельефу поверхности, вызывая изгиб балки кантилевера. Величина изгиба измеряется сканирующим зондовым микроскопом, что позволяет получить изображение исследуемой поверхности.

Наличие поперечного утонения на балке кантилевера снижает паразитную поперечную чувствительность при сохранении высокой добротности собственных колебаний балки.

Предположим, что утонение имеет пренебрежимо малую по сравнению с остальной частью балки толщину. Тогда длинная конструкция эквивалентна негнущемуся рычагу, закрепленному на шарнире, имеющему одну степень свободы по нормали. Т.е. балка может изгибаться только перпендикулярно плоскости утонения и, значит, иметь "нулевую" поперечную чувствительность. Реальная конструкция будет иметь значение поперечной чувствительности между значением для балки без утонения и нулем.

С увеличением числа утонения (фиг. 4) будет уменьшаться величина паразитной поперечной чувствительности и возрастать ее нормальная составляющая. Таким образом, варьируя число и форму утонений, можно достигать любых комбинаций этих составляющих чувствительности.

Литература
1. Anja Boisen, Ole Hansen and Siebe Bouwstra. AFM probes with directly fabricated tips. J. Micromec. Microeng. N 6, 1996, p. 61.

2. US, патент 4943719.

Похожие патенты RU2124780C1

название год авторы номер документа
МНОГОЗОНДОВЫЙ КАНТИЛЕВЕР ДЛЯ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 1996
  • Быков В.А.
  • Гологанов А.Н.
RU2124251C1
КАНТИЛЕВЕР ДЛЯ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 1999
  • Ибрагимов А.Р.
  • Рабухин А.Л.
RU2153731C1
КАНТИЛЕВЕР ДЛЯ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 2009
  • Прядко Алексей Иванович
  • Рогов Александр Владимирович
  • Кириченко Виктор Валерьевич
  • Пятышев Евгений Нилович
RU2423713C1
ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОРМЫ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ИГЛЫ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 1997
  • Беляев А.В.
  • Быков В.А.
  • Гологанов А.Н.
RU2121130C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАНТИЛЕВЕРА СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 1997
  • Быков В.А.
  • Гологанов А.Н.
RU2125234C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ 2011
  • Гольдштейн Роберт Вениаминович
  • Козинцев Виктор Михайлович
  • Подлесных Алексей Викторович
  • Попов Александр Леонидович
  • Самохвалов Геннадий Васильевич
  • Солодовников Сергей Иванович
  • Челюбеев Дмитрий Анатольевич
RU2479063C1
СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП, СОВМЕЩЕННЫЙ С УСТРОЙСТВОМ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ И ДИССИПАТИВНЫХ СВОЙСТВ 2008
  • Быков Андрей Викторович
  • Шелаев Артем Викторович
RU2407021C2
ТЕСТОВАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 1997
  • Быков В.А.
  • Гологанов А.Н.
  • Шабратов Денис Владимирович
RU2121656C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СЕНСОРНОГО ЭЛЕМЕНТА СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА 2000
  • Быков В.А.
  • Саунин С.А.
  • Михайлов Г.М.
  • Аристов В.В.
  • Дремов В.В.
RU2220429C2
КАНТИЛЕВЕР С КРЕМНЕВОЙ ИГЛОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ФОРМЫ 2020
  • Рабухин Антон Леонидович
  • Шубин Андрей Борисович
RU2759415C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 124 780 C1

Реферат патента 1999 года КАНТИЛЕВЕР ДЛЯ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДОВОГО МИКРОСКОПА

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию, а именно к устройствам, обеспечивающим наблюдение, измерение и модификацию поверхности объектов в туннельном и атомно-силовом режимах. Предлагаемый кантилевер для сканирующего зондового микроскопа включает основание, к которому крепится балка, на дальнем от основания конце которой расположена игла. Балка кантилевера выполнена с поперечным утонением. Изобретение позволяет снизить паразитную поперечную чувствительность при сохранении высокой добротности собственных резонансных колебаний балки кантилевера. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 124 780 C1

1. Кантилевер для сканирующего зондового микроскопа, состоящий из основания, к которому прикреплена балка с расположенной на дальнем от основания конце иглой, отличающийся тем, что балка имеет одно или более поперечное утонение, обеспечивающее снижение паразитной поперечной чувствительности при сохранении высокой добротности собственных резонансных колебаний балки. 2. Кантилевер по п. 1, отличающийся тем, что утонение имеет трапециевидную форму. 3. Кантилевер по п.1, отличающийся тем, что утонение имеет полукруглую или эллипсовидную форму.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2124780C1

US 4943719 A, 24.07.90
Boisen A et al AFM probes with directly fabrication tips
J
Micromec
Microeng, N 6, 1996, p.61
US 5469733A, 28.11.95
Туннельный микроскоп 1990
  • Голубок Александр Олегович
  • Давыдов Дмитрий Николаевич
  • Тимофеев Владимир Андреевич
  • Типисев Сергей Яковлевич
SU1721662A1

RU 2 124 780 C1

Авторы

Быков В.А.

Гологанов А.Н.

Даты

1999-01-10Публикация

1996-12-06Подача