1.4 Система керування мсм

 Система керування МСМ (коливальні методики) представлена ​​на рисунку 12.  Електронні ключі К1 - К5 управляються напругою з вихідного регістра (ВР) і служать для конфігурування системи управління. Генератор (Г) формує гармонійні сигнали для порушення коливань кантилевера. Величина амплітуди і значення частоти сигналу генератора задаються за допомогою двоканального ЦАП-Г. Механічні коливання кантилевера збуджуються за допомогою п’єзовібратора (ІВ). Амплітуда і фаза цих коливань детектується за допомогою синхронного детектора (СД).

На першому етапі вимірюються амплітудно-частотна (АЧХ) і фазо-частотна (ФЧХ) характеристики кантилевера у вільному стані (далеко від поверхні). Для цього ключ К2 замикається, і синусоїдальна напруга з генератора подається на п’єзовібратор і одночасно як опорного напруги на синхронний детектор. Коливання кантилевера призводять до того, що струм фотодіода буде містити змінну складову на частоті збудження. За допомогою ЦАД-Г формується пилкоподібна керуюча напруга, яке перебудовує частоту генератора в обраному заданому діапазоні. Напруга з фотодіода посилюється попереднім підсилювачем і подається на синхронний детектор. Амплітуда і фаза сигналу (синхронно з напругою ЦАД-Г) записуються за допомогою АЦП в пам'ять комп'ютера. Потім АЧХ і ФЧХ характеристики візуалізуються на екрані монітора засобами комп'ютерної графіки [12].

 

Рисунок 12 - Спрощена схема системи керування МСМ [12].

РОЗДІЛ II СКАНУЮЧИЙ ЕЛЕКТРОННІЙ МІКРОСКОП НА СКВІДах

2.1 Загальна характеристика скануючого електронного мікроскопа на СКВІДах

Призначений для візуалізації та кількісних вимірів локальних магнітних полів розсіювання високотемпературних над провідникових тонко плівкових структур, магнітних плівок і магнітних мікроструктур при температурі кипіння рідкого азоту Т = 77 К. Результати вимірювань дозволяють визначити розподіл вектора намагніченості досліджуваного об'єкта. На рисунку 13 показана функціональна схема даного типа мікроскопа.

Рисунок 13 – функціональна схема скануючого СКВІД-мікроскопа [12].

1 - досліджуваний зразок;

2 - координатний стіл;

3 - управління столом;

4 - чутливі елементи на СКВІДах;

5 - хладопроводів;

6 - рідкий азот;

7 - кріостат;

8 - електронний блок.

Досліджуваний зразок 1 встановлюють на прецизійний координатний стіл 2, роботою якого керує вузол 3. Поруч із зразком на мінімальній відстані від нього перебувають мікромініатюрні чутливі до магнітів елементи 4 на СКВИДах. Щоб підтримувати температуру нижче критичної, вони встановлені на хладопроводі 5, кінець якого занурений в рідкий азот 6, залитий в кріостат 7. Сигнали від магніточутливих елементів подаються в електронний блок 8, де посилюються, фільтруються, обробляються і у вигляді цифрових кодів передаються в ПК. По команді оператора комп'ютер організовує переміщення координатного столу, на якому встановлений зразок, уздовж координат Х і Y і вимірює в кожному положенні, тобто в кожній точці поверхні зразка, проекцій вектора індукції магнітного поля або його градієнта.

Таким способом на екрані монітора формується збільшене в десятки-сотні разів двох-або тривимірне зображення магнітного поля об'єкта.

У порівнянні з традиційними методами магнітної, ультразвукової та радіографічної дефектоскопії СКВІД-мікроскопія, завдяки надвисокої чутливості, дозволяє виявляти приховані, значно менші за розмірами, глибоко занурені в матеріал дефекти, навіть під захисним шаром. Вона дозволяє також виявляти дуже слабкі корозійні і вихрові електричні струми, що протікають у зразку, знімати карти струмів, що течуть в багатошарових електронних платах і в мікросхемах. З її допомогою тестують найвідповідальніші деталі турбін, ракет, літаків, здійснюють магнітні дослідження геологічних, мінералогічних, археологічних зразків і перевіряють, наприклад, справжність купюр або найважливіших документів, на які спеціальними магнітними чорнилом нанесені приховані знаки. На такому мікроскопі можна проводити не тільки пасивні, але й активні дослідження, коли в досліджуваному зразку гальванічними, індукційними або іншими методами спеціально збуджують електричні або магнітні поля і вивчають реакції об'єкта на них [11].