The method and equipment for precision positioning of the scanner in an atomic force microscope

• Autorzy: Zbrowski A.

Warianty tytułu

PL

Metoda i urządzenie do precyzyjnego pozycjonowania skanera w mikroskopie sił atomowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a method and equipment designed for an initial approach of a sample fixed at a table to a cantilever needle in the atomic force microscope. The presented solution is used in a microscope in which the scanning needle is positioned in the scanning head above the sample. Precise movement of the sample relative to the scanning needle is achieved by a piezoelectric tube. The solution described is designed for the initial approach of the piezoscanner tube with the sample attached under the cantilever needle. The final approach of the sample-needle system is done by manipulating the length of the piezotube. The solution of the initial approach uses an eccentric pushing mechanism with a harmonic drive and a stepper motor. The advantage of this solution is the quick motion of the effector while maintaining the high resolution and precision of positioning and elimination of backlash.

PL

W artykule przedstawiono opracowaną metodę i urządzanie do wstępnego zbliżania próbki zamocowanej na stoliku do igły cantilevera w mikroskopie sił atomowych. Prezentowane rozwiązanie jest stosowane w mikroskopie, w którym igła skanująca znajduje się w głowicy nad badaną próbką. Dokładne przemieszczanie próbki względem igły, w czasie procesu skanowania zapewnia rurka piezoelektryczna. Przedstawione rozwiązanie jest przeznaczone do wstępnego zbliżania rurki piezoskanera z zamocowaną próbką pod igłę cantilevera. Ostateczne zbliżenie układu próbka–igła jest wykonywane poprzez zmianę długości piezorurki. Opracowane rozwiązanie układu zbliżania wstępnego wykorzystuje mimośrodowy mechanizm popychaczowy z przekładnią falową i silnikiem krokowym. Zaletą rozwiązania jest bardzo szybki ruch efektora przy zachowaniu wysokiej rozdzielczości i precyzji pozycjonowania oraz wyeliminowanie luzu nawrotnego.

Słowa kluczowe

EN

AFM microscope; scanner; initial approach; harmonic drive; eccentric mechanism

PL

mikroskop AFM; skaner; zbliżanie wstępne; przekładnia falowa; mechanizm mimośrodowy

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 3
• Strony: 123--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Zbrowski A.

• Institute for Sustainable Technologies – National Research Institute, Radom

Bibliografia

• 1. Merry R., Uyanik M., Koops R., Van De Molengraft R., Van Veghel M., Steinbuch M.: Modelling, identification and control of a metrological atomic force microscope with a 3dof stage. American Control Conference. 2008, pp. 2716–2721.
• 2. Sebastian A., Salapaka S.: Design methodologies for robust nano-positioning, control systems technology, IEEE Transactions, Volume 13 Issue 6, 2005, pp. 868–876.
• 3. Fantner G., Schitter G., Kindt J., Ivanov T., Ivanova K, Patel R., Hansma P.: Components for high speed atomic force microscopy. Ultramicroscopy, 106 8/2006, pp. 881–887.
• 4. Schitter G., Astrom K., Demartini B., Thurner P., Turner K., Hansma P.: Design and modeling of a high-speed afm-scanner, control systems technology. Ieee transactions, volume 15 issue 5, 2007, pp. 906–915.
• 5. Slocum A.: Precision machine design, SME, 1992.
• 6. Giesko T.: Mechatronic precision positioning system. International Conference Mechatronics 2000, pp. 334–337.
• 7. Zbrowski A.: Analiza kinematyczna modelu mechanizmu funkcjonalnego w precyzyjnym stoliku obrotowym. Problemy Eksploatacji 1/2005, s. 61–72.
• 8. Zbrowski A.: Miniature tripod with parallel kinematics for use in clean room laboratory applications. 9th International Conference Mechatronic Systems and Materials MSM 2013, 2013, pp. 266–267.
• 9. Majcher A., Mrozek M., Zbrowski A., Olejniczak W., Pawłowski S., Piskorski M.: Mikroskop STM/AFM do zastosowań badawczych w zaawansowanych technologiach w przemyśle oraz w dydaktyce szkół wyższych. Problemy Eksploatacji, 3/2011, s. 177–188.