Недостатки пьезосканеров

Основными недостатками пьезосканеров являются: 1) нелинейность;
2) крип; 3) гистерезис.

Нелинейность. На рисунке 3,а приведена зависимость величины смещения пьезотрубки в направлении Z от величины приложенного поля. В общем случае (особенно при больших управляющих полях) пьезокерамики характеризуются нелинейной зависимостью деформации от поля (или от управляющего напряжения), что приводит к искажениям СЗМ-сканов (рис.3,б).

а) б)

Рисунок 3. Зависимость смещения пьезокерамики от приложенного напряжения

Крип - запаздывание реакции на изменение величины управляющего электрического поля. На рисунке 4 схематично показаны временные диаграммы изменения управляющих полей и соответствующих смещений сканера по оси Z и в плоскости X,Y.

Рисунок 4. Схематические временные диаграммы изменения управляющего поля

на Z-электроде в цепи обратной связи и на X-электроде в процессе сканирования

Крип приводит к тому, что в СЗМ изображениях наблюдаются геометрические искажения, связанные с этим эффектом. Особенно сильно крип сказывается при выводе сканера в заданную точку для проведения локальных измерений и на начальных этапах процесса сканирования. Для уменьшения влияния крипа керамики применяются временные задержки в указанных процессах, позволяющие частично скомпенсировать запаздывание сканера.

Гистерезис пьезокерамики. Еще одним недостатком пьезокерамик является неоднозначность зависимости удлинения от направления изменения электрического поля (гистерезис).

Рисунок 5. Зависимость величины смещения пьезотрубки от величины и направления приложенного напряжения

Это приводит к тому, что при одних и тех же управляющих напряжениях пьезокерамика оказывается в различных точках траектории в зависимости от направления движения. Для исключения искажений СЗМ изображений, обусловленных гистерезисом пьезокерамики, регистрацию информации при сканировании образцов производят только на одной из ветвей зависимости ∆Z=f(V).