Разработка и исследование пьезоэлектрических устройств и методов управления ими в сканирующем туннельном микроскопе для изучения кластерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Гуляев, Павел Валентинович

• Гуляев, Павел Валентинович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гуляев, Павел Валентинович

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Методы получения и исследования ультрадисперсных частиц.

1.2. Устройства микроперемещений зондовых микроскопов.

1.2.1 Манипуляторы грубых перемещений.

1.2.2. Сравнительный анализ способов осуществления сближения зондирующего острия и исследуемой поверхности.

1.2.3. Манипуляторы точных перемещений.

1.2.4. Методы и средства управления пьезосканером

1.3. Выводы, постановка цели и задач исследований.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

§ МАНИПУЛЯТОРОВ В СТМ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ.

2.1. Обзор известных методов расчета пьезоэлементов.

2.2. Пьезосканер туннельного микроскопа для изучения ультрадисперсных частиц кластерных материалов

2.3. Исследование характеристик - точности и скорости инерционного пьезопривода.

2.3.1. Модель движения объекта микроперемещений.

2.3.2. Влияние конструктивных параметров инерционного привода на асинхронное смещение объекта.

2.3.3. Влияние параметров привода на синхронное смещение объекта.

2.3 .4. Исследование инерционного пьезопривода с дополнительным электродинамическим источником воздействия на перемещаемый объект.

2.3.5. Исследования характеристик разработанных пьезоэлектрических устройств.

2.4. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ, СРЕДСТВА И МОДЕЛИ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОСКАНЕРОМ СТМ.

5 3.1. Анализ способов повышения производительности туннельного микроскопа.

3.2. Адаптивная дискретизация СТМ-изображений.

3.3. Применение аппарата прогнозирования для управления пьезосканером.

3.4. Анализ функционирования цепи обратной связи СТМ.

3.4.1. Математические модели цепи обратной связи.

3 .4.2. РSPICE модели цепи обратной связи.

3.5. Принципы адаптивного управления пьезосканером для перемещения зондирующего острия.

3.6. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ТОЧНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОСКАНЕРОМ.

4.1. Практическая реализация и методика испытаний.

4.2. Анализ метрологических характеристик СТМ при адаптивном сканировании поверхности.

4.3. Результаты экспериментальных исследований адаптивной и равномерной дискретизаций СТМ-изображений.

4.4. Оценка эффективности адаптивного управления пьезосканером.

4.5. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТМ

5.1. Структура программно-аппаратного обеспечения микроскопа.

5.2. Подсистема адаптивного сканирования поверхности.

5 .3. Подсистема считывания измерительной информации.

5.3.1. Использование аппарата прогнозирования при съеме информации о микрорельефе поверхности.

5.3.2. Применение системы активной виброзащиты при считывании измерительной информации.

5.4. Подсистема сближения зондирующего острия и образца.

5.4.1. Повышение устойчивости функционирования подсистемы сближения острия и поверхности образца.

5.4.2. Ускорение процедуры сближения зондирующего острия и образца.

5.5. Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование пьезоэлектрических устройств и методов управления ими в сканирующем туннельном микроскопе для изучения кластерных материалов»

Актуальность темы. Контроль геометрических параметров ультрадисперсных частиц (УДЧ) имеет большое значение для обеспечения заданных свойств кластерных материалов (КМ). Одним из перспективных направлений применения сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) является сбор статистической информации о размерах (дисперсности) исследуемых частиц. В силу ограниченности отрезка времени, отводимого на измерения, и высокой значимости результатов оперативного контроля дисперсности, требования к эксплутацион-ным и метрологическим характеристикам СТМ в этом случае значительно возрастают. Эти требования, в первую очередь, подразумевают повышение производительности СТМ, предотвращение зондирующего острия (30) и поверхности от повреждений, обеспечение широкого диапазона размеров изучаемых УДЧ, атомарного разрешения, координатной привязки 30 к поверхности. Таким обра зом, применение СТМ для изучения УДЧ требует решения комплекса задач, одни из которых направлены на улучшение метрологических характеристик СТМ, другие - на повышение его производительности и надежности.

Среди современных тенденций развития зондовой микроскопии (создание специализированных микроскопов, методов интеллектуального сканирования поверхности и др.) разработка новых пьезоэлектрических устройств занимает особое место. Это связано с тем, что недостаточные быстродействие, точность, диапазон перемещений существующих пьезоэлектрических устройств ограничивают возможности СТМ при решении ряда задач (нанотехно-6 логия, исследование кремниевых пластин и др.). Поскольку контроль дисперсности металлических частиц кластерных материалов можно считать одной из таких задач, то для ее решения актуальной становится разработка пьезоэлектрических устройств, методов управления ими, обеспечивающих необходимые для статистических исследований характеристики СТМ.

Целью работы является создание прецизионных быстродействующих пьезоэлектрических устройств и методов управления ими для повышения надежности и производительности СТМ в условиях его интенсивной эксплуатации при исследовании УДЧ с широким диапазоном геометрических параметров.

При этом решались задачи:

1. Разработка пьезосканера с улучшенными метрологическими характеристиками.

2. Создание массово-инерционного пьезоэлектрического привода (МИПП) с повышенными точностью и скоростью позиционирования.

3. Повышение быстродействия СТМ путем разработки алгоритмов адаптивного (в зависимости от рельефа поверхности) управления пьезосканером.

4. Исследование системы отрицательной обратной связи микроскопа для обеспечения надежной работы адаптивных алгоритмов управления пьезосканером.

5. Создание средств активной виброакустической защиты микроскопа.

Методы исследования. В работе использованы теоретические основы информационно-измерительной техники, электромеханических систем, методы теорий информации, вероятностей, пакеты прикладных программ Mathcad, Microcap.

Объектом исследования являются пьезоэлектрические устройства, программно-аппаратные средства управления ими, а также создаваемые на их основе подсистемы СТМ.

Предметом исследования являются модели пьезоэлектрических устройств, цепи отрицательной обратной связи (ООС) СТМ, а также методы решения измерительных задач.

Научная новизна и личный вклад автора состоят в следующем:

Разработана модель движения объекта микроперемещений (ОМ) и пье-зоэлемента, отражающая колебательный характер их перемещений в кинематической паре (КП) трения МИПП при ступенчатых цифро-аналоговых управляющих сигналах. Установлено, что компенсация негативного и усиление полезного воздействий силы трения позволяет повысить точность, скорость перемещений объекта, а также снизить минимально допустимую амплитуду управляющего сигнала МИПП.

Разработана модель крестообразного пьезосканера, в которой учтено влияние моментов инерции секции продольных перемещений и держателя зондирующего острия (ЗО) на резонансную частоту изгибных колебаний. Установлено, что удаление центральной нерабочей области пьезокерамики в секции продольных перемещений позволяет повысить быстродействие и уменьшить длину сканера.

Впервые разработан и исследован метод прогнозирования высоты рельефа поверхности, основанный на приближении столбца СТМ-изображения полиномиальной функцией и экстраполяции ее до прогнозной точки. Установлено, что наибольшей достоверностью и меньшим временем вычисления обладают прогнозные оценки на основе полинома 1 степени; ошибки прогноза для растровой сетки распределены по закону Лапласа; воздействие ударных помех на результат измерения высоты рельефа приводит к выходу ошибки прогноза за границу доверительного интервала, обеспечивая возможность обнаружения этих помех и снижения их влияния на СТМ-изображение непосредственно во время сканирования.

Разработана методика адаптивного (экстремального) управления сканированием поверхности, в которой процедура поиска экстремума выделяет квазилинейные участки (КЛУ) поверхности и устанавливает для них интервал дискретизации и величину приращения входного кода цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) строчной развертки, соответствующие оптимальному сочетанию производительности и надежности СТМ. Показано, что оптимальный интервал дискретизации равен протяженности КЛУ, а отношение произведения этой протяженности и предельно допустимого изменения туннельного промежутка к прогнозируемому перепаду высот рельефа поверхности на КЛУ определяет оптимальную величину приращения кода ЦАП строчной развертки.

Разработана модель цепи ООС СТМ, учитывающая зависимость коэффициента передачи логарифмирующего преобразователя от уровня его входного сигнала. Показано, что приращение входного кода ЦАП строчной развертки должно зависеть от величины и характера (повышение, уменьшение) изменений высоты рельефа.

На защиту выносятся результаты исследований по разработке пьезоэлектрических устройств и методов управления ими в СТМ для изучения КМ, в том числе:

1. МИПП с вспомогательным электродинамическим источником воздействия на ОМ и математическая модель, описывающая перемещение ОМ и пьезоэлемента в КП трения под управлением ступенчатых цифро-аналоговых сигналов.

2. Крестообразный пьезосканер с удаленной областью керамики в центре секции продольных перемещений и его математическая модель, учитывающая влияние момента инерции этой секции и держателя зондирующего острия на резонансную частоту изгибных колебаний.

3. Алгоритм адаптивного управления сканированием поверхности, основанный на выделении КЛУ поверхности и поиске экстремума зависимостей произведения показателей производительности и надежности СТМ от интервала дискретизации и величины приращения входного кода ЦАП строчной развертки.

4. Методика прогнозирования рельефа поверхности, основанная на приближении столбца СТМ-изображения поверхности полиномиальной функцией и экстраполяции ее до прогнозной точки.

5. Модель цепи ООС СТМ, учитывающая зависимость коэффициента передачи логарифмирующего преобразователя от уровня его входных сигналов.

6. Метод и средства активной виброакустической защиты СТМ, использующие проверку ошибки прогноза и сигнала с датчика ускорения на принадлежность области допустимых значений (доверительному интервалу) для обнаружения виброакустических помех и задержки на время их действия процессов сканирования поверхности и измерения высоты ее рельефа.

Практическая ценность и внедрение результатов работы. Работа выполнялась в соответствии с планами госбюджетных научно-исследовательских работ (НИР), проводимых ИПМ УрО РАН и УдГУ:

- «Разработка программно-аппаратных средств и методика изучения КМ на базе СТМ», выполненная в рамках постановления ГКНТ №811 от 28.08.1990 (1990-2000г.);

- «Разработка программно-аппаратных средств и исследование связей атомной структуры, электронного строения и химического состава с целью оптимизации электрофизических характеристик реконструированных поверхностей» (1995-1997г.), а также «Разработка и исследование новых методов сканирующей туннельной микроскопии (1998-1999г.), выполненные в рамках научной программы «Университеты России - фундаментальные исследования».

Полученные в работе результаты использованы при разработке программно-аппаратных средств СТМ для изучения микрорельефа УДЧ КМ и внедрены в ИПМ УрО РАН, УдГУ, а также в учебном процессе ИжГТУ.

Апробация и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на II Международной конференции «Датчики электрических и неэлектрических величин» (Барнаул, 1995); на IV Международной конференции «Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов» (Барнаул, 1997); на семинарах научно-молодёжной школы «Информационно-измерительные системы на базе наукоёмких технологий» (по Целевой Федеральной Программе «Интеграция», проект №864, Ижевск, 1997-1998),

Кластерные системы и материалы» («Интеграция», Ижевск, 1997); II Международной конференции по внутрикамерным процессам и горению (Москва -С.Петербург, 1996), на V Всероссийской Университетско - академической научно-практической конференции (Ижевск, 2001г.), на международной конференции «Сканирующая зондовая микроскопия -2003» (Н.Новгород).

Основной материал диссертации отражён в 22 научных публикациях (в том числе патент и два положительных решения о выдаче патента).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 177 наименований и приложения. Работа содержит 179 стр. машинописного текста, включая 65 рис., 8 табл. и приложения.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Гуляев, Павел Валентинович

Основные выводы и результаты работы

1. Анализ современного состояния методов изучения УДЧ показал, что основными особенностями СТМ для статистических исследований геометрических параметров УДЧ являются высокая производительность и надежность систем сканирования поверхности, сбора информации, сближения ЗО и исследуемого образца.

2. Установлено, что удаление центральной пьезопассивной области Z-части пьезосканера крестообразного поперечного сечения позволяет уменьшить его габаритные размеры, разместить в освободившемся пространстве держатель ЗО и увеличить на -21% поперечную резонансную частоту пьезосканера.

3. Разработана модель движения объекта микроперемещений в кинематической паре трения при ступенчатых воздействиях, характерных для цифро-аналогового управления МИПП. С помощью этой модели изучено влияние параметров МИПП на точность и скорость позиционирования. Установлено, что погрешности позиционирования увеличиваются при уменьшении массы перемещаемого объекта и возрастании силы трения в кинематической паре.

4. Выработаны рекомендации по проектированию и управлению МИПП. Предложены методы повышения точности и скорости позиционирования МИПП, основанные на компенсации негативного и увеличения полезного воздействий силы трения на перемещаемый объект. Анализ вопросов предотвращения повреждения ЗО при его сближении с исследуемой поверхностью с помощью МИПП показал, что при амплитудах УНПС, меньше определенной величины, появление смещения 30 в направлении поверхности во время формирования среза УНПС невозможно и данный режим может быть рекомендован для использования в системе подвода СТМ.

5. Разработана конструкция МИПП с электродинамическим источником воздействия на ОМ, применение которого позволяет снизить погрешность позиционирования ОМ не менее чем на 18%, минимально допустимую амплитуду УНПС - в .6 раза, а скорость позиционирования увеличить более чем на 31%.

6. Показано, что увеличение производительности туннельного микроскопа возможно за счет адаптивного регулирования интервала дискретизации СТМ-изображений и скорости сканирования исследуемой поверхности в зависимости от ее рельефа. Разработана методика адаптивного (экстремального) управления сканированием поверхности, в которой процедура поиска экстремума выделяет квазилинейные участки поверхности и устанавливает для них интервал дискретизации и скорость перемещения пьезосканера, соответствующие оптимальному сочетанию производительности и надежности микроскопа. Показано, что оптимальный интервал дискретизации равен протяженности КЛУ, а отношение произведения этой протяженности и предельно допустимого изменения высоты поверхности в результате приращения входного кода ЦАП строчной развертки к прогнозируемому перепаду высот рельефа поверхности на КЛУ определяет оптимальную величину данного приращения.

7. Использование полиномиальной модели профилограммы столбца растровой сетки СТМ-изображения исследуемого участка поверхности для прогнозирования высоты ее рельефа в направлении кадровой развертки туннельного микроскопа дает возможность получать прогнозные оценки для всех точек строки растровой сетки СТМ-изображения еще до начала ее сканирования. При этом достоверность оценок увеличивается при снижении степени (но не ниже первой) полиномиальной модели поверхности и уровня шумов в измерительном тракте микроскопа.

8. Разработана нелинейная модель цепи обратной связи СТМ, учитывающая зависимость коэффициента передачи логарифмирующего преобразователя от уровня его входных сигналов. Показано, что величина приращения ЦАП строчной развертки при адаптивном сканировании поверхности должна определяться не только абсолютным изменением высоты рельефа поверхности при этом приращении, но и характером изменения высоты рельефа (увеличение или снижение). Разработана методика определения предельно допустимых изменений высоты рельефа поверхности при скачкообразном изменении напряжения на пьезосканере для перемещения зондирующего острия над КЛУ.

9. Разработан алгоритм адаптивного сканирования поверхности, испытания которого показали, что он позволяет сократить количество измерений при сканировании в -2.5 раза, а продолжительность сканирования в ~3 раза.

10. Проведены исследования ошибок прогноза и адаптивной дискретизации, которые позволили установить, что среднее распределение этих ошибок для растровой сетки СТМ-изображения описывается законом Лапласа. Получено выражение для доверительного интервала этих ошибок.

11. Для ускорения вычисления доверительного интервала ошибки прогноза в процессе сканирования целесообразно использовать линейную аппроксимацию регрессионной зависимости дисперсии ошибки прогноза от максимального перепада высот на исследуемом участке поверхности.

12. Установлено, что ошибки прогноза, выходящие за пределы доверительного интервала, позволяют обнаруживать кратковременные ударные виброакустические помехи в процессе сканирования поверхности. Реализован способ адаптивного считывания измерительной информации в туннельном микроскопе, основанный на проведении дополнительных измерений в точках растровой сетки СТМ-изображения, в которых ошибка прогноза выходит за границы доверительного интервала, а сигнал с активной системы виброзащиты микроскопа превышает допустимый уровень.

13. В результате выполненных в работе исследований разработан программно-методический пакет "СКАН", в котором реализованы адаптивные алгоритмы управления процессами сканирования и измерения высоты рельефа поверхности, сближения зондирующего острия и поверхности.

14. Разработанные решения использованы при создании программно-аппаратных средств СТМ для изучения УДЧ и внедрены в ИПМ УрО РАН, УдГУ, а также в учебном процессе ИжГТУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в работе комплексных исследований, направленных на получение научно-обоснованных технических, программных и методических решений, созданы пьезоэлектрические устройства, адаптивные методы управления ими, которые были использованы при разработке туннельного микроскопа для контроля дисперсности металлических частиц кластерных материалов, обладающего повышенными метрологическими (широкий диапазон размеров исследуемых ультрадисперсных частиц) и эксплутаци-онными (высокое быстродействие и надежность) характеристиками.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гуляев, Павел Валентинович, 2003 год

1. Губин С.П. Химия кластеров - достижения и перспективы// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.- 1987.-т.32.-№1,- С.3-11.

2. Фёдоров В.Е., Губин С.П. Кластерные материалы// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.- 1987,-т.32,- №1,- С.31-36.

3. Пискорский В.П., Липанов А.М., Балусов В.А. Магнитные свойства ультрадисперсных (кластерных) частиц// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.- 1987,- т.32,- №1,-С.47-51.

4. Новиков ЮН, Вольпин Е.В. Кластеры металлов в матрице графита и их каталитические свойства// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.-1987 т.32 - №1.- С.69-75.

5. Архаров В.И. Мезоскопические явления в твердых телах и их мезострук-тура// Проблемы современной физики.- Л.: Наука, 1980,- С.357-382.

6. Морохов И.Д. Физические явления в ультрадисперсных средах.- М.: Энергоатомиздат, 1984,- 224 с.

7. Фёдоров Б.В., Тананаев И.В. Энергонасыщенные системы и кластеры// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.- 1987,- т.32.-№1- С.43-47.

8. Варгафтик М.Н. От полиядерных комплексов к коллоидным металлам// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.-1987,- т.32,- №1,- С.36-43.

9. Липанов A.M. и др. Экспериментальные исследования диспергирования порошковых материалов при импульсном и циклическом энергетическом воздействии// Сб. докл. 2 международной конф. по внутрикамерным процессам и горению (ICOC-96).- Ижевск, 1997,- С.505-511.

10. Липанов A.M. и др. Установка для диспергирования порошковых частиц при сбросе давления// Кластерные материалы: Докл. 1 Всесоюзной конф,-Ижевск, 1991,-С. 95-98.

11. Липанов A.M., Бесогонов А.П. Плазмогазодинамическая установка для получения и сбора кластеров// Кластерные материалы: Докл. 1 Всесоюзной конф -Ижевск, 1991,- С.95-99.

12. Васильков А.Ю. и др. Криохимический синтез нанометровых металлических частиц контролируемой нуклеарности// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Всесоюзной конф,-Ижевск, 1991,- С. 18.

13. Белошапко А.Г. и др. Ударноволновой синтез оксидных порошков в ультрадисперсном состоянии// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Всесоюзной конф,-Ижевск, 1991,-С. 10.

14. Норматов И.Ш., Гайбуллаева З.Х, Мирсаидов У. Получение и исследование мелкодисперсных порошков кобальта// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Всесоюзной конференции,- Ижевск, 1991,- С.51.

15. Оленин А.Ю. Воздействие ультразвукового поля на процессы нуклеации кластеров металлов// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Всесоюзной конференции.- Ижевск, 1991.- С.55.

16. Петров Ю.И. Кластеры и малые частицы. М.: Наука, 1986,- 367 с.

17. Ген М.Я., Петров Ю.И.// Успехи химии.- 1969,- т. 38,- С. 2249-2278.

18. Шелковников Е.Ю. Исследование метрологических характеристик сканирующего туннельного микроскопа для исследования кластерных материалов: Дисс. . канд. тех. наук,- Ижевск, 2000.- 173 с.

19. Черепин В.Т., Васильев М.А. Методы и приборы для анализа поверхности материалов: Справочник Киев: Наукова думка, 1982,- 400с.

20. Практическая растровая электронная микроскопия/ Под ред. Дж. Гоулд-стейна и X. Яковица,- М.: Мир, 1978,- 656с.

21. Вудраф Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности,-М.: Мир, 1989.-568с.

22. Методы анализа поверхностей /Под ред. А.Задерны,- М.: Мир, 1979,- 580с.

23. Бессольцев В.А., Неволин В.К. Металлические нити в органической матрице: изготовление и свойства// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Всесоюзной конференции,- Ижевск, 1991,- С. 14.

24. Андрюшечкин Б.В. и др. Локальная структура ГКР-активных центров на поверхности Ag(lll), хлорированной в сверхвысоком вакууме. КРС и СТМ исследования// Зондовая микроскопия-1999: Докл. Междунар. конф.- Н. Новгород, 1999.- С. 214-221.

25. Abraham D.W. et al Direct imaging of Au and Ag clusters by scanning tunneling microscopy// Appl. Phys. Lett.- 1986,- v49.- №14,- P. 852-855.

26. Baro A.M. et al. Direct imaging 13-A-diam Au clusters using STM// Appl. Phys. Lett.- v.51- №20,- P. 1594.

27. Hasagawa Y. et al. Claster formation of Li on the Si(lll) surface// J.Vac.Sci.Technol.- 1990,- A8(l).- P. 238.

28. Повстугар В.И. и др. Способы фиксации высокодисперсных частиц для АСМ исследований// Зондовая микроскопия -2000: Докл. Междунар. конф-Н.Новгород, С. 337-341.

29. Moller R. et al. Scanning tunneling micriscopy of silver island films showing second harmonic generation at vertical incindrnce// J. Phys.D. : Appl. phys.- 1990 -№23,- P. 1267.

30. Wilson R.J. Imaging С clusters using scanning tunneling microscope// Nature.- 1990,-№348,-P.621.

31. Humbert A. et al. Mophological studies of small three-dimensional gold clusters on graphit by scanning tunneling microscopy// Europhys. lett. 1989,- v. 10,-№6,- P.533.

32. Ganz E., Sattler k., Clarke J. Scanning tunneling microscopy of Cu, Ag, Au and adatoms, small clusters// Surf. Sci.- 1989,- v.219 P.33.

33. Липанов A.M. и др. Сканирующий туннельный микроскоп для исследования поверхности кластерных материалов// Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов: Докл. межд.конф,- Барнаул, 1997. С.81-82.

34. Васильев JI.C., Ломаева С.Ф. К анализу механизмов, ограничивающих дисперсность порошков, полученных методом механического измельчения// Физика металлов и материаловедение,- 2002,- т.93.-№2,- С. 1-9.

35. Шелковников Е.Ю., Осипов Н.И., Фофанов Г.В. Исследование кластерных материалов с помощью сканирующего туннельного микроскопа// Кластерные системы и материалы: Тез. докл.- Ижевск, 1997. С.43.

36. Липанов A.M., Шелковников Е.Ю., Кизнерцев С.Р. Применение туннельной микроскопии и спектроскопии для исследования кластерных материалов// Новые высокие технологии быстрого моделирования и прототипирования,-Ижевск, 1997,- С. 179-184.

37. Шелковников Е.Ю, Гадилье О.Ю., Гуляев П.В. Сканирующий туннельный микроскоп с большим полем зрения// Датчики электрических и неэлектрических величин: Докл. 2-й международной, конф,- Барнаул, 1995,- С. 150.

38. Lipanov A.M., Shelkovnikov E.J., Turikov A.V., Guliaev P.V. Application ab initio for modelling STM images// Scanning Probe Microscopy 2003: Proceedings of International Workshop.- N. Novgorod, 2003.-P.243-245.

39. Янг P.Д., Уорд Дж., Скайер Ф. Прибор для исследования микротопографии поверхности// ПНИ.- 1972,- №7.- С.36-49.

40. Binnig G. and Rohrer Н. Scanning Tunneling Microscope. US Patent № 4343993.-publ. 10.08.1982.

41. Зенгуил Э. Физика поверхности. М.:Мир,-1990,- 536с.

42. Праттон М. Введение в физику поверхности.- Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000,- 256 с.

43. Эдельман B.C. Сканирующая туннельная микроскопия// ПТЭ,- 1989 -№5,- С.25-49.

44. Binning G. et al. Tunneling Spectroscopy and Inverse Photoemission: Image and Field States// Phys.Rev.Lett.- 1985.-v.55,- P.991.

45. Becker R.S.,Golovchenko J.A.,Hamann D.R., Swartzentruber Real-Space Observation of Surface States on Si(l 11)7x7 with Tunneling Microscope// Phys. Rev. Lett.- 1985,- v.55.- P.2032-2034.

46. Jaklevic R.C., Elie L. Diffusion on an Atomic Scale: Au on Au(lll)// Phys.Rev.Lett.- 1988,- v.60.- P. 120.

47. Chen X.H. et al. The Adsorption of C6H5C1 on Si(l 11)7x7 studied by STM// Surf.Sci.- 1995,- v.340.- P.224.

48. Бахтизин Р.З. Сканирующая туннельная микроскопия новый метод изучения поверхности твердых тел// Соросовский образовательный журнал.-2000 - т.6,- №11,- С.1-7.

49. Гербер Ч., Бинниг Г., Фукс X., Марти О., Рорер Г. Растровый туннельный микроскоп для использования в растровом электронном микроскопе// ПНИ.-1986.-№2,- С.85-88.

50. DeRose J.A.,Leblanc R.M. Scanning tunneling and atomic force microscopy studies of Langmuir- Blodgett films// Surf.Sci.Rep.- 1995.-v.22,- P.75-94.

51. Solver Scanning probe microscope: Руководство пользователя P47-SPM-MDT.- 1997.

52. A.C. №1533613 СССР, МПК H 02 N 2/00, H OIL 41/08. Сканирующий туннельный микроскоп/ В.Т. Черепин и др.

53. Васильев С.И. и др. Сканирующий туннельный микроскоп для работы в атмосфере газов с возможностью отжига образца// ПТЭ.-1994.-№2,- С. 153-161.

54. Bykov V.A. et al. Peculiarities of SPM design and methods for biology application// Scanning Probe Microscopy 2002: Proceedings of International Workshop.- N. Novgorod, 2002,- P. 261.

55. Bykov V.A. Modern Tendency of SPM Technique Developments// Scanning Probe Microscopy 2002: Proceedings of International Workshop.- N. Novgorod, 2002,-P. 78.

56. Никишин В.И., Лускинович П.Н. Нанотехнология и наноэлектроника// Электронная промышленность,- 1991,- №3,- С. 4-13.

57. Ерофеев А.А., Бойцов С.В., Поплевкин Т.А. Пьезокерамические микроманипуляторы для сканирующего туннельного микроскопа// Электронная промышленность,- 1991,- №3,- С. 54-57.

58. Васильев С.И. и др. Сканирующий туннельный атомно-силовой микроскоп «Скан-8»// Электронная промышленность,- 1993,- №10,- С. 43-44.

59. Васильев С.И. и др. Свехвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп// Электронная промышленность,- 1993,- №10,- С. 34-35.

60. Акципетров О.А. и др. Электрохимический сканирующий туннельный микроскоп// Электронная промышленность,- 1993,- №10,- С. 38-40.

61. Альтфедер И.Б., Володин А.П., Хайкин М.С. Малогабаритный низкотемпературный сканирующий туннельный микроскоп// ПТЭ 1989,- №5,-С.188-190.

62. Kaiser W.J., Jaklevic R.C. Scanning Tunneling Microscopy study of metals '.spectroscopy and topography// Surf.Sci.- 1987,- v.181.- P.55-68.

63. Вернер В.Д., Дьяков Ю.Н., Неволин В.К. Формирование функциональных структур с помощью туннельного микроскопа// Электронная промышленность,- 1991,-№3,-С. 33-36.

64. А.С. 1698914 СССР, МПК Н 01 J 37/26. Сканирующий туннельный микроскоп/ И.Б. Альтфедер, А.П. Володин, М.С. Хайкин.

65. Быков В.А. Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования и модификации поверхностей: Докт. дисс. М., 2000 г. 393 с.

66. Yakimov V.N. A piezomotor-based versatile positioner for SPM// Meas. Sci. Technol.- 1997,- v.8.- P.338-339.

67. A.C. 1505398 СССР, МПК H02 N 2/00 H01 L 41/08. Пьезоэлектрический шаговый двигатель/ Ерофеев А.А., Никишин В.И., Лускинович П.Н. и др.

68. А.С. 953941 СССР, МПК Н01 L 41 08 Ефимов И Г.

69. Ван де Балле, Герритсен, ВанКемпен, Вайдер. Высокостабильный растровый туннельный микроскоп// ПНИ,- 1985,- №8,- С.75-79.

70. А.С. 1464883 СССР, МПК Н02 N 2/00 Н01 L 41/08. Пьезоэлектрическое устройство микроперемещений/ Ульянов Б.В., Меныпутин Л.Н.

71. А.С. 1685230 СССР, МПК H02N2/00 H01L41/12. Стрикционный шаговый электродвигатель/ Барулин А.Е.

72. Куприянов М.Ф., Константинов Г.М., Панич А.Е. Сегнетоэлектрические морфотропные переходы,- Ростов н/Д: Изд-во Ростовского университета, 1991.-245 с.

73. Трофимов А.И. Пьезоэлектрические преобразователи в системах контроля и диагностики// Пьезотехника -94.-Барнаул,-1994.-С.19-32

74. Заявка 92010356, МПК H02N2/00 H01L41/09. Прецизионный пьезоэлектрический привод и способ управления им/ Амельченко А.Г.

75. Харди Дж. У. Активная оптика// ТИИЭР,- 1978,- т.66,- №6,- С.61-70.

76. Джагупов Р.Г., Ерофеев А.А. Пьезоэлектронные устройства вычислительной техники, систем контроля и управления: Справочник,- СПб.: Политехника, 1994.-608 с.

77. Жаков С.В., Бородин В.П., Останин В.В. Исследование деформации кручения ферромагнитных стержней (эффект Видемана)// ФММ,- 1984,- т.56,-№5,- С.938-944.

78. Шелковников Е.Ю., Гуляев П.В., Лосев А.В. и др. Улучшение качества изображений в сканирующем туннельном микроскопе// Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов,- Барнаул, 1997,- С.83-84.

79. А.С. 1616490 СССР, МПК Н02 N 2/00 Н01 L 41/09. Пьезоэлектрическое устройство инерционного перемещения объекта/ Голубок А.О. и др.

80. А.С. 1537088 СССР, МПК Н 01 L 41/08 Н 02 N 11/00. Устройство для микроперемещений объекта/ Волгунов Д.Г., Гудков А.А., Миронов В.Л.

81. А.С. 1520609 СССР, МПК Н 01 J37/285. Туннельный микроскоп/ Вой-тенко С.М., Голубок А.О. и др.

82. А.С. 1797149 СССР, МПК Н 01 J37/285. Сканирующий туннельный микроскоп/ Эдельман B.C. и др.

83. Володин А.П., Степанян Г.А., Хайкин М.С., Эдельман B.C. Сканирующий туннельный микроскоп с большим полем зрения, совместимый с растровым электронным микроскопом// ПТЭ,- 1989,- №5,- С. 185-187.

84. Svensson К., Althoff F., Olin H. A compact inertial slider STM// Meas. Sci. Technol.- 1997,-V.8.-P.1360-1362.

85. Pohl D.W. Sawtooth Nanometer Slider: A versatile low voltage piezoelectric translation device// Surf.Sci.- 1987,- v.181.- P.174-175.

86. Болтунов Д.Г. и др. Сканирующий комбинированный ближнепольный оптический туннельный микроскоп// ПТЭ,- 1988,- №2.- С.132-137.

87. Леонов В.Б. Программное обеспечение СТМ// Электронная промышленность." 1991,-№3,-С. 45-51.

88. Bapst U.H. Automated Scanning Tunneling Microscope//Surf. Sci.- 1987.-v.181.- P.157-164.

89. Garsia Cantu R., Huerta Garnica M.A. Inductoscanner tunneling microscope// Surf. Sci.- 1987,-v.181.-P.216-221.

90. Пьезокерамические и электрострикционные микроманипуляторы/ С.В. Бойцов, А.А. Ерофеев, В.А. Исупов и др.// Применение пьезоактивных материалов в промышленности,- Л.: ЛДНТП, 1988,- С.6-10.

91. Гуляев П.В. Выбор пьезосканера для туннельного микроскопа с адаптивной разверткой// Информационно-измерительные системы на базе наукоемких технологий: Труды науч. молодеж. школы,- Ижевск, 1997,- С.20-23.

92. А.С. 1709429 СССР, МПК HOI J 37/285. Устройство для исследования топографии проводящей поверхности/ Соболев Д.Г., Косяков А.Н., Герасимов С.А.

93. Hermsen J.G.H. New mechanical constructions for STM// Surf. Sci.-1987,-v.181.- P.183-190.

94. Кизнерцев С.P., Шелковников Е.Ю., Гуляев П.В. Пьезопреобразователь для сканирующего туннельного микроскопа// Измерение контроль и автоматизация производственных процессов,- Барнаул, 1997,- С.89-91.

95. Локателли М. Простой метод определения характеристик трубчатых керамических пьезоэлементов, используемых в микропозиционерах// ПНИ,-1988,- №4,- С. 142-144.

96. Снайдер, де Лозанн Растровый туннельный микроскоп на основе концентрических трубчатых пьезоэлементов// ПНИ,- 1988,- №4,- С. 13-17

97. А.С. №1586470 СССР, МПК Н 01 L 41/08. Трубчатый пьезопреобразователь для растрового туннельного микроскопа/ В.Т. Черепин и др.

98. Положительное решение от 16.07.2003 о выдаче патента на изобретение по заявке №2002102571/09(002300) МПК 7 H01J37/285. Сканирующий туннельный микроскоп/ Липанов A.M., Шелковников Е.Ю., Гуляев П.В. и др.

99. А.С. 1604136 СССР, МПК Н02 N 2/00 Н01 L 41/09. Пьезоманипулятор/ Голубок А.О и др.

100. Anders М. Et al. Simple micropositioning devices for STM// Surf. Sci.-1987 -v.181.-P.176-182.

101. Дрейк В. и др.// ПНИ,- 1986,-№3.

102. Aguilar М/ et al. Computer system for scanning tunneling microscope automation// Surf.Sci.- 1987,- v.181.- P.191-199.

103. Drake В. et al. Scanning tunneling microscopy of processes at liquid-solid interface// Surf.Sci.- 1987,- 181.- P.92-97.

104. Albrecht T.R. et al Imaging and modification of polymers by scanning tunneling and atomic force microscopy// J.Appl.Phys.- 1988,- v.64.- P.l 178-1184.

105. Казанцев Д.В., Савинов C.B Скоростной интерфейс связи сканирующего туннельного микроскопа с IBM PC/AT// Электронная промышленность.-1993,-№10,-С. 49-56.

106. Евдокимов А.А. и др. Цифровая обратная связь в сканирующем туннельном микроскопе// Электронная промышленность,- 1991,- №3.- С. 52-53

107. Гуляев П.В., Чухланцев К.А., Шелковников Е.Ю. Сканирующий туннельный микроскоп с блоком ООС на базе сигнального процессора// Тезисы докл. 5 Российской Университетско-академической конф,- Ижевск, 2001 Ч.9.-С.139-140.

108. Саунин С.А. Методы оптического и микрозондового тестирования поверхности и их применение в микро- и наноэлектронике: Автореф. . канд. физ.-мат. наук,- М., 1998,- 25 с.

109. Баранов Н.А., Горелов В.Н., Тарабуркин В.И. Высокопроизводительный растровый туннельный микроскоп// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Все-союз. конф Ижевск, 1991,- С.8.

110. А.С. 1704191 МКИ Н01 J37/00 Способ управления скоростью сканирования туннельного микроскопа и устройство для его осуществления/ В.Н. Горелов, В.И. Тарабуркин

111. Дремов В.В., Молчанов С.П. Альтернативный метод работы SXM при исследовании поверхности// Зондовая микроскопия-1999. Докл. конф,- Н. Новгород, С.404-410.

112. Ерофеев А.А., Кирсяев А.Н. Систематические принципы построения структур управления с пьезоэлектрическими двигателями// Пьезотехника -94.-Барнаул,-1994.-С.47-54

113. Янчич В.В., Крамаров О.П., Кравцов Б.А. Монолитные пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи// Пьезоэлектрические материалы и преобразователи,- Ростов н/Д, 1976,- С. 161-163.

114. Наседкин А.В. К расчету по МКЭ пьезопреобразователей нагруженных на акустическую среду// Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки,- 1999,-№ 1,- С.48-51.

115. Ерофеев С.А. Интерактивное проектирование и расчет пьезоэлектрон-ных конструкций: Автореф. . канд. физ.-мат. наук.- СПб., 1999,- 19 с.

116. Янчич В.В., Санин Е.И. Инженерный расчет монолитных пьезоэлектрических виброизмерительных преобразователей// Пьезоэлектрические материалы и преобразователи,- Ростов н/Д, 1985,- С.52-59.

117. Кириченко В.А., Середин В.Д., Юрасов B.C. Передаточные функции пьезоэлектрических приводных узлов аппаратуры магнитной записи// Диэлектрики и полупроводники,- Киев: Вища школа, Вып. 16,- 1979,- С.24-30.

118. Кук Й., Силверман П. Растровая туннельная микроскопия// ПНИ,- 1989,-№2,- С.10-12.

119. Адамчук В.К., Ермаков А.В., Любинецкий И.В., Житомирский Г.А., Панич А.Е. Сканирующий туннельный микроскоп на основе монолитного пьезоэлемента крестообразного сечения//ПТЭ,- 1989.-№5. -С.182-184.

120. Ленк А. Электромеханические системы: Системы с сосредоточенными параметрами. М.: Энергоатомиздат, 1981,- 283 с.

121. Ленк А. Электромеханические системы: Системы с распределенными параметрами. М.: Энергоатомиздат, 1982,- 472 с.

122. Липанов A.M., Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю. и др. Пьезоманипулятор. Решение от 15.09.2003 о выдаче патента на полезную модель по заявке №2003116732/20(018020) МПК 7 H02N2/00, H01L41/09.

123. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М: Наука, 1967,- 444 с.

124. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. М: Машиностроение, 1985,- 472 с.

125. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учебное пособие для втузов.-М.: Высшая школа, 1989,- 608 с.

126. Геккер Ф.Р. Динамика машин работающих без смазочных материалов в узлах трения. М.: Машиностроение, 1983,- 168 с.

127. Справочник по триботехнике/ Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе в 3 т. Т.1. Теоретические основы,- М.Машиностроение, 1989,- 400 с.

128. Бесекерский B.A., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972,- 768 с.

129. Тетельбаум И.М., Шнейдер Ю.Р. Практика аналогового моделирования динамических систем: Справочное пособие- М.: Энергоатомиздат, 1987. -384с.

130. Корндорф С.Ф., Попов В.А. Промышленная электроника. М.: Высшая школа, 1964.-227 с.

131. Патент РФ № 2205474 МКИ HOI L 41/09, Н02 N 2/00. Устройство микроперемещений/ Липанов A.M., Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю. и др.

132. А.С. 1316515 СССР, МПК Н02 N 2/00 Н01 L 41/08. Пьезоэлектрический прецизионный привод/ Джагупов Р.Г. и др.

133. А.С. 705569 СССР, МПК Н01 L 41/10. Способ осуществления микроперемещений/ Едигарян Ю.А.

134. Ерофеев А.А., Ерофеев С.А. Гистерезис пьезокерамики: способы и устройства его компенсации// Пьезотехника -94.-Барнаул,-1994.-С.36-38.

135. Афонин С.М. Исследование абсолютной устойчивости САУ с пьезопри-водом наноперемещений// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика,- 2000,- №9,- С29-30.

136. Темников Ф.Е. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1979,- 512 с.

137. Долотов В.Г. Дискретное отображение сигналов. М.: МЭИ, 1976.

138. Липанов A.M., Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю., Кизнерцев С.Р. Адаптивная дискретизация растровых изображений в туннельном микроскопе// Химическая физика и мезоскопия,- 2003.-т.5.-№2

139. Виттих В.А. Сжатие данных при экспериментальных исследованиях. Сб. статей. М.: АН СССР, 1974.

140. Темников Ф.Е. Методы и модели развертывающих систем. М.: Энергоатомиздат,1987.-134с.

141. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: В 2-х кн., М.: Мир, 1982.

142. Кунцевич В.М. Адаптивное управление: алгоритмы, системы, применение. Киев: Выща школа, 1988.-62с.

143. Чуев Ю.В. и др. Прогнозирование численных характеристик процессов. М.: Советское радио, 1975,- 400 с.

144. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М.: Наука, 1986.- 544 с.

145. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1987,- 598 с.

146. Парк, Куэйт Теория цепи обратной связи и системы виброизоляции растрового туннельного микроскопа// ПНИ.- 1987,- №11 С.20-26.

147. Пэйтон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: Бином, 1994,- 352 с.

148. Nawaz Z. et al. STM imaging of molecules: factors affecting their reliable imaging//Surf. Sci.-1992.- v. 265,- P.139-155.

149. Мельников Н.А. Матричный метод анализа электрических цепей.- M.-JI.: Энергия, 1966,- 216 с.

150. Разевиг В.Д. Система сквозного проектирования электронных устройств Design Lab 8.0 М.: Солон, 1999.

151. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 6,-М.: Горячая линия Телеком, 2001 .-344 с.

152. Шелковников Ю.К., Гуляев П.В. Применение адаптивной развертки в растровом туннельном микроскопе// Избранные ученые записки ИжГТУ,-Ижевск: изд-во ИжГТУ, 1998,-том II,- С 70-83.

153. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений,- Л.: Энергоатомиздат, 1991.-304 с.

154. Солодов А.В. Теория информации и ее применение к задачам автоматического управления и контроля. М.: Наука, 1967,- 432 с.

155. Мудров В.И., Кушко В.А. Методы обработки измерений. М.: Советское радио, 1976,- 192 с.

156. Уилкс С. Математическая статистика. М.: Наука, 1967 632 с.

157. Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин. М.: Мир, 1972,- 232 с.

158. Шелковников Ю.К., Гуляев П.В., Чухланцев К.А. Трехкоординатный пьезосканер для СТМ с адаптивным сканированием поверхности// Тезисы докл. 5 Российской Университетско-академической конф.- Ижевск, 2001,- Ч.9.-С.138-139.

159. Шелковников Ю.К., Гуляев П.В., Кизнерцев С.Р. Адаптивное считывание информации в туннельном микроскопе// Информационно-измерительные системы на базе наукоемких технологий: Труды науч. молодеж. школы Ижевск: изд-во ИПМ УрО РАН, 1998,-С. 108-111.

160. Шелковников Е.Ю., Гуляев П.В., Чухланцев К.А. Определение погрешностей размера микрорельефа поверхности в СТМ// Тезисы докл. 5 Российской Университетско-академической конф,- Ижевск, 2001,- Ч.9.- С. 135-136.

161. Oliva A.I., Aguilar М, Sosa V.// Meas. Sci. Technol.- 1998,-v.9.-P. 383.

162. Выговский К.А. и др. Система активной виброзащиты и горизонтирова-ния ультрапрецизионного контрольно-измерительного оборудования// Нано-технология, наноэлектроника и криотехника. Тез. Докл. 1 межд. Конф,- Барнаул, 1982,- С.182-183.

163. Елисеев С.В. Структурная теория виброзащитных систем. Новосибирск, Наука, 1978, 224 с.

164. Гуляев П.В., Леньков С.В., Кизнерцев С.Р. Активная система виброзащиты сканирующего туннельного микроскопа// Тезисы докл. 5 Российской Университетско-академической конф, Ижевск, 2001,- Ч.9.- С. 136-137.

165. Липанов A.M., Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю., Кизнерцев С.Р. Система активной виброзащиты сканирующего туннельного микроскопа //Химическая физика и мезоскопия 2003,- т.5.-№2

166. Гуляев П.В. Алгоритм адаптивного подвода иглы в сканирующем туннельном микроскопе// Информационно-измерительные системы на базе наукоемких технологий: Труды научн. молодеж. школы,- Ижевск: Изд-во ИПМ УрО РАН, 1997,- С.16-19.

167. Гуляев П.В. Алгоритм сближения образца и иглы сканирующего туннельного микроскопа// Информационно-измерительные системы на базе наукоемких технологий. Труды научн. молодеж. школы.- Ижевск: изд-во ИПМ УрО РАН, 1998- С.87-89.