» Cyfrowe sterowanie pola skanowania w mikroskopie bliskich oddziaływań
|
|
Michał ZIELONY  Teodor GOTSZALK
Artykuł przedstawia algorytm i układ sterowania polem skanowania mikroskopu bliskich oddziaływań w uniwersalnym sterowniku
SPM zbudowanym na bazie procesora sygnałowego TigerSharc TS101 firmy Analog Devices. Opisane zostały ograniczenia w bezpośrednim
cyfrowym generowaniu pola skanowania, rozwiązanie tego problemu oraz rozszerzenie możliwości o zadawania kata pola skanowania.
Abstract. This papper shows an algorithm and appliance to scanning field controll in universal Scannig Probe Microscopy driver, based on signal
processor TigerSharc TS101 made by Analog Devices. We character restrictions in direct digital generate of scanning field and solution for solving
this problem. We also describe ability of setting scanning field angle. (Digital setting of scanning field in Scanning Probe Microscopy).
Słowa kluczowe: mikroskopia bliskich oddziaływań, SPM, zaawansowane sterowanie, analogowo-cyfrowe układy elektroniczne, DSP
Keywords: Scanning Probe Microscope, SPM, advanced control, analog-digital elecronic devices, Digital Signal Processor
Wprowadzenie
Mikroskopia bliskich oddziaływań (ang. SPM - Scanning
Probe Microscopy) jest dynamicznie rozwijającą się
techniką. Pozwala ona na badanie powierzchni ciała
stałego w nanometrowej skali. Badania te obejmują
obrazowanie powierzchni, pomiar rozkładu temperatury i
przewodności cieplnej, rozkład przewodności elektrycznej,
ładunku powierzchniowego, dipoli magnetycznych,
twardości powierzchni, jej lepkości oraz wielu innych [1].
Skanowanie powierzchni z nanometrową precyzją
umożliwiają elementy piezoelektryczne. Ich wadą jest
nieliniowość i histereza. Dodatkowo zakres skanowania
(tzn. przesuw próbki w polu XY) mikroskopu mieści się w
zakresie od 100nm do 10μm.
Zmianę rozmiaru oraz położenia liniowego pola
skanowania z nanometrową dokładnością można uzyskać
w układzie sterującym ruchem stolika XY. W celu uzyskania
wspomnianej funkcjonalności należy umożliwić regulację
wzmocnienia sygnału st[...]
więcej»
w zeszycie
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY 2010/11a
|
|
|
» Szybki i wysokorozdzielczy miernik częstotliwości na bazie układów FPGA
|
|
PRZEMYSŁAW SZECÓWKA GRZEGORZ SŁUGOCKI TEODOR GOTSZALK
Pomiary częstotliwości i czasu zajmują w miernictwie miejsce
szczególne z uwagi na trudny do pogodzenia dylemat dokładność/
czas pomiaru. Dostępne urządzenia, konstruowane
zwykle z wykorzystaniem układów cyfrowych, realizują pomiar
różnych parametrów czasowych sygnałów elektrycznych, takich
jak częstotliwość, okres, czas trwania impulsu, czy też
liczba impulsów. Przyrządy te nazywane są licznikami uniwersalnymi
ze względu na typowe podejście do pomiaru, polegające
na zliczaniu impulsów badanego sygnału w określonym
przedziale czasu. Odpowiednio długi czas w stosunku do
okresu badanego sygnału, pozwala uzyskać bardzo wysoką
precyzję [1].
Ta podstawowa strategia niestety zawodzi w przypadku,
gdy częstotliwość badanego sygnału jest niska, a czas dostępny
na pomiar mocno ogranicz[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2009/10
|
|
|
» Szybki i wysokorozdzielczy miernik częstotliwości na bazie układów FPGA
|
|
PRZEMYSŁAW SZECÓWKA GRZEGORZ SŁUGOCKI TEODOR GOTSZALK
Pomiary częstotliwości i czasu zajmują w miernictwie
miejsce szczególne z uwagi na trudny do pogodzenia dylemat
dokładność/czas pomiaru. Dostępne urządzenia, konstruowane
zwykle w oparciu o układy cyfrowe, realizują
pomiar różnych parametrów czasowych sygnałów elektrycznych,
takich jak częstotliwość, okres, czas trwania impulsu,
czy też liczba impulsów. Przyrządy te nazywane są licznikami
uniwersalnymi ze względu na typowe podejście do pomiaru,
polegające na zliczaniu impulsów badanego sygnału
w określonym przedziale czasu. Odpowiednio długi czas,
w stosunku do okresu badanego sygnału, pozwala uzyskać
bardzo wysoką precyzję [1].
Ta podstawowa strategia niestety zawodzi w przypadku,
gdy częstotliwość badanego sygnału jest niska, a czas dostępny
na pomiar mocno ograniczony. To [...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/2
|
|
|
» Wykorzystanie mikroskopu sił atomowych w trybie stałego prądu do badania materiałów przewodzących i tlenkowych
|
|
Krzysztof Gajewski Teodor Gotszalk Grzegorz Wielgoszewski
Obecnie wytwarzane materiały wymagają precyzyjnej i lokalnie
wysokorozdzielczej charakteryzacji. Szczególnie istotne jest to
w mikro- i nanoelektronice, gdzie wymiary wytwarzanych struktur
są rzędu dziesiątek nanometrów. Do badania właściwości elektrycznych
nanostruktur powszechnie stosowany jest mikroskop sił
atomowych z przewodzącą sondą C-AFM (ang. Conductive Atomic
Force Microscope) [1, 2, 3]. Urządzenie to integruje statyczny
mikroskop sił atomowych z zespołami precyzyjnego przetwarzania
prądu płynącego z lub do przewodzącego ostrza. Aby wymusić
przepływ prądu przez badaną warstwę należy spolaryzować
ostrze mikroskopu lub podłoże preparatu.
Zaadsorbowana warstwa wody oraz stosunkowo duża gęstość
prądu, jaki przepływa w takim układzie, może prowadzić
do modyfikacji powierzchni. W przypadku badań właściwości
elektrycznych cienkich warstw dielektrycznych proces ten jest
wysoce niepożądany. Na rys. 1 pokazano topografię powierzchni
tlenku hafnu o grubości 1,5 nm (tj. ok. 3 warstw cząsteczkowych).
W lewym dolnym rogu widoczne są wybrzuszenia powierzchni,
które powstały w miejscach, w których spolaryzowane ostrze skanowało
powierzchnię podczas procesu pomiarowego. Przepływ
prądu elektrycznego (rzędu nawet dziesiątek femtoamperów) od
ostrza do podłoża przez warstwy wody zaadsorbowanej prowadzi
do lokalnego utleniania powierzchni [4, 5] i w konsekwencji do
niszczących zmian badanej struktury.
W pomiarach prowadzonych ze stałą polaryzacją prowadzonych
na wysokozorientowanym graficie pirolitycznym HOPG
(ang. Highly Oriented Pyrolytic Graphite), który w warunkach laboratoryjnych
stosowany jest materiałem do uzyskiwania struktur
grafenowych dochodzić może do zmian prądu przewodzenia
o dużej dyna[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2011/10
|
|
|
|
|
|
» Uniwersalny sterownik na bazie mikrokontrolera ATmega128 dla mikroskopii bliskich oddziaływań
|
|
KRZYSZTOF GARCZYŃSKI MICHAŁ ZIELONY PAWEŁ ZAWIERUCHA DANIEL KOPIEC TEODOR GOTSZALK
Od czasu skonstruowania mikroskopu skaningowego przez
G. Binninga i M. Rohrera, zaobserwowano duży postęp w metrologii
mikro- i nanostruktur [1]. Możemy dziś obserwować
obiekty o skrajnie małych rozmiarach geometrycznych m.in.
za pomocą technik bliskiego pola, wykorzystujących różne
zjawiska fizyczne. Postęp zainicjował skonstruowanie mikroskopu
sił atomowych, który pozwolił na badanie materiałów
nieprzewodzących elektrycznie [2]. W ten sposób mikroskop
tunelowy wraz z mikroskopem sił atomowych, które stanowią
zasadniczy trzon mikroskopii bliskich oddziaływań, znalazły
zastosowanie w badaniach chemicznych, biologicznych,
a także w zakresie inżynierii materiałowej w skali mikro-, jak
i nano.
Tak szybki rozwój wspomnianych technik spowodował
coraz to większe zapotrzebowanie na nowe konstrukcje systemów
kontrolno-pomiarowych przeznaczonych do badań
mikro- i nanostruktur. We współczesnych systemach, konstruowanych
samodzielnie w laboratoriach badawczych, jednym
z najważniejszych problemów konstrukcyjnych do rozwiązania,
jest użycie odpowiedniego systemu komunikacji i sterowania
poszczególnymi komponentami całego systemu, którym
może być mikroskop bliskich oddziaływań. Współcześnie
obserwujemy znaczny wzrost mocy obliczeniowej nie tylko
procesorów, ale również różnych klas mikrokontrolerów czy
procesorów sygnałowych, któremu towarzyszy spadek ceny
i wzrost funkcjonalności.
Tematem pracy jest budowa urządzenia kontrolno-pomiarowego,
które swoją uniwersalnością i stosunkowo niskim
kosztem, mogłoby zastąpić w pewnych zastosowaniach poprzedni,
odpowiednio droższy, system bazujący na procesorze
sygnałowym TigerSharc firmy Analog Devices [2]. Do realizacji
projektu wybrano ośmiobitowy mikrokontroler jednoukładowy
ATmega128, firmy Atmel [3] oraz układ logiki programowalnej
XC75144XL, której producentem jest Xilinx [4]. K[...]
więcej»
w zeszycie
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA 2010/9
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Strona 1
Następna strona »
|
Twój Profil
Twój koszyk
