Dərs vəsaiti Laboratoriya işi

Skanedici zond mikroskopiyasında təhriflər 

 

nəticəsində  işləyir. X və Y oxları istiqamətində borunun 

yerdəyişməsinin idarə olunması üçün istifadə olunan 

elektrodlar borunun səthi üzrə dörd seqment şəklində 

yerləşdirilmişdir (Şəkil 4-7b). Borunun X dən +X istiqamətində 

əyilməsi və onun hər hansı bir tərəfinin uzanması üçün 

pyezokeramikaya gərginlik verilir. Eyni ilə Y oxu istiqamə-

tində  hərəkəti alınması üçün bu prinsip istifadə olunur. Z oxu  

istiqamətində  hərəkət alınması üçün borunun mərkəzində 

yerləşən elektroda gərginlik verilir.  

 

Şəkil 4-8. SZM şəklindən iki tərtibli sahənin çıxılması 

  

  Z oxu istiqamətində borunun sıxılması  və ya uzanması 

diapa-zonu borunun uzunluğu ilə mütənasib olub,  eyni 

zamanda X və Y oxları istiqamətlərində  əyilmə uzunluğunun 

kvadratı ilə mütənasibdir. Nəticədə  əgər nümunə boruya 

perpendikulyar qoyulmayıbsa böyük sahələrin skanedilməsi 

zamanı böyük detalları ölçmək üçün skanedicinin Z oxu 

istiqamətində yerdə-yişməsi kifayət etməyə bilər.  

Boru  şəkilli skanedici üç ayaqlıya nəzərən daha yüksək 

tərtibdə əyilmə təhrifləri edir. Histerezisin qiyməti  skanedici-

nin sürəti və diapazonunun artması ilə artmış olur. Əyilmənin 

forması  və qiyməti skanetmənin sürəti və ölçülərindən asılı 

olaraq dəyişir. Boru şəkilli skanetmədən alınan  şəkildə  əyil-

məni düzəltmək, daha böyük düzəlişlərin tərtibindən istifadə 

olunması başqa təhrifləri azaldır.  

 

89

---

“Nanotexnologiyadan laboratoriya  işləri”. Dərs vəsaiti  

 

a)

 

Skanedicilərin xarakteristikalarının xəttiləşməsi 

üsulları  

   Skanedici zond mikroskoplarında pyezokeramikanın qeyri-

xəttiliyinin və başqa xüsusiyyətlərinin düzəlişləri üçün bir 

neçə üsullar mövcuddur.  

Bu problemin həlli üçün ən  əhəmiyyətli yaxınlaşmalardan 

biri bundan ibarətdir ki, düzünə ölçmələrdə skanedicinin ani 

vəziyyəti və qeyri xəttiliyinin düzəlişi real vaxtda əks  əlaqə 

dövrəsində  həyata keçirilir. Yerdəyişmə çeviricisi kimi həcm 

və ya tenzor çeviricisi, fotodetektor və ya optik interfero-

metrlər istifadə oluna bilər.   

   Optik düzəliş üsulunda [14] (Şəkil 4-9) pyezoelektrik boru 

şəkilli skanedicidə iki qarşılıqlı perpendikulyar pər yerləşir. 

Hər birində  yığcam aralıq və ya yarıq vardır. Hər bir pərdən 

müxtəlif tərəflərdə  işıq diodları  və diferensial fotodetektorlar 

yerləşdirilmişdir.  İşıq diodu geniş  işıq dəstələri ilə yarığı 

işıqlandırır. Skanedici yerini dəyişərkən yarıq fotodetektora 

nəzərən yerini dəyişir və onun səthi üzrə ensiz işıq sahəsinin 

yerdəyişməsi baş verir. İki fotodetoktor bölməsində müstəvi 

işığın yaratmış olduğu fotocərəyanlar fərqi gücləndiricidə 

skanedicinin dəyişməsinə mütənasib olan çıxış  gərginliyinə 

çevirilir. X və Y oxları istiqamətində skanedicinin dəyişməsi 

ayrıca sxemlə ölçülür.  

Həcm çeviricilərindən[15] istifadə edərkən kondensatorun 

iki lövhəsi skanedicidə yaxın fiksə olunmuş  məsafədə 

yerləşdirilir. Skanedici hərəkət edərkən kontakt sahəsinin və 

skanedicinin yerdəyişməsinə görə lövhələr arası  həcmin 

dəyişməsi təyin olunur. 

Tenzor çeviricilərindən istifadə edərkən[16] onun deforma-

siyası nəticəsində (tenzorezistiv çevirici effekt) naqilin elektrik 

müqaviməti ölçülür. Skanedicidə X, Z və Y pyezokeramikala-

rında yerləşmiş tenzor rezistorlarının müqavimətləri skanedi-

cinin yerdəyişməsinə mütənasib dəyişir.   

 

90

---

Skanedici zond mikroskopiyasında təhriflər 

 

 

Şəkil 4-9. Bir kanal çeviricinin dəyişməsinin (solda) və iki 

koordinatlı detektorun həndəsi ölçülərinin (sağda) 

sxemi: İD-işıq diodu,  FD-fotodetektor 

 

    İkinci daha sadə üsul pyezokeramikanı  həyəcanlandıran 

qeyri-xətti gərginliyin istifadə olunmasından ibarətdir. Bunun 

nəticəsində skanedicinin yerdəyişməsi xəttiliyə yaxın olur. 

Bunun üçün SZM qabaqcadan nizamlanır, yəni yerdəyişmənin 

tətbiq olunan gərginlikdən asılılığı(2) funksiyası tapılmış olur. 

Skanedicinin nizamlanmaq üçün qabaqcadan ölçüləri məlum 

olan periodik strukturlu(test-obyekt) nümunədən istifadə edilir.  

b)

 

Skanedicilərin rezonans tezlikləri 

     SZM  skanedicisinin  mühüm  xarakteristikalarından biri 

onun rezonans tezliyidir. Müasir mikroskopların konstruksiya-

larında skanedici elementin maksimal görünüş sahəsini almaq 

üçün onun rezonans tezliyini ilə qarşılıqlı güzəşt  əsasında   

razılaşdırmaq lazımdır.  

    Sərt konstruksiyalı və rezonans tezliyin qiyməti böyük olan 

skanedici, xarici titrəmələrin təsirindən yaxşı qoruyur və  

tezliyin kifayət qədər geniş sahəsində siqnalları kifayət qədər 

dəqiqliklə izləməyə imkan verir. Bu skanedicinin sürətini 

yüksək etməyə imkan verir. Beləliklə informasiyanı almaq 

üçün vaxtı azaltmaq olar. Verilmiş oblastda skanetmə vaxtının 

azalması bir tərəfdən  əlverişlidirsə, digər tərəfdən bu, 

prinsipial  əhəmiyyətə malik olub temperatur dreyfinin 

azalmasına gətirib çıxarır.  

 

91

---

“Nanotexnologiyadan laboratoriya  işləri”. Dərs vəsaiti  

 

    Pyezoboru  formasındakı skanedicinin məxsusi rezonans 

tezliyini qiymətləndirək. Bunun üçün bir tərəfi möhkəm 

bərkidilmiş çubuğun X, Z müstəvisində eninə rəqslərinin əsas 

harmonik tezliyinin ifadəsindən istifadə edək  

(

)

m

EI

Y

2

2

875

,

1

2

1

l

π

ω

=

 

     (3) 

burada 

 - z oxuna nəzərən uzununa ətalət momentidir, 

l

-

uzunluq, m-kütlə,

-Yung modulu, c-pyezomaterialda 

səsin sürəti, 

( )

z

I

Y

ρ

2

c

E

=

ρ

-pyezokeramikanın sıxlığıdır.   

    Uzunluğu - , radiusu-r  və divarının qalınlığı-h  olan    içi 

boş silindir üçün ətalət momenti  

l

( )

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

−

=

4

4

1

2

R

h

R

R

z

I

Y

π

  

kimidir.                                                                    

       = 30 mm, h = 1 mm, R = 6 mm,  c = 3,3*10

l

3 

m/san, 

ρ

 = 

7 q/sm

2

 qiymətləri üçün 

ω  = 12,3 Khs alarıq.   

    (3)  düsturundan  görünür ki, skanedicinin uzunluğunun 

artırılması ilə skanedicinin yerdəyişmə diapazonun artması 

rezonans tezliyinin kvadratik azalmasına gətirib çıxarır. 

Aydındır ki, skanediciyə bərkidilməsi nümunənin kütləsi skan-

edicinin kütləsi ilə müqayisədə çox kiçikdir, əks halda bu 

rezonans tezliyinin azalması zamanı müşahidə olunacaq.  

    Skanedicinin rezonans tezliyini həmçinin, təcrübədə də ölç-

mək olar. Buna görə də mürəkkəb konfiqurasiyalı skanedicilər 

halında, riyazi hesablamaların kifayət qədər mürəkkəb məsələ 

kimi özünü göstərdiyinə görə  də təcrübədən alınmış  nəticələr, 

skanedicinin verilənləri kimi istifadə edilir.   

   SZM zondları  

   Həndəsi ölçüləri ilə  fərqlənən SZM-in çoxlu müxtəlif 

formaları mövcuddur. Təcrübədə uyğun zondun işlədilməsi 

nümunə səthinin maraqlı xüsusiyyətlərini nəzərə almaqla təsvi-

ri üçün zəruridir.  

 

92

---