Разработка и исследование интеллектуального цифрового туннельного микроскопа для изучения кластерных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Гудцов, Денис Вячеславович

• Гудцов, Денис Вячеславович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гудцов, Денис Вячеславович

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ ПРИМЕНЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ КЛАСТЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1 Обзор вопросов применения кластерных материалов.

1.2 Исследование кластерных материалов с использованием СТМ.

1.3 Изучение свойств нанотрубок.

1.4 Обзор методов изготовления игл туннельного микроскопа.

1.5 Приводы и методы их управления, применяемые в сканирующих туннельных микроскопах.

1.6 Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ МИКРОТОПОЛОГИИ ОСТРИЯ

ЗОНДИРУЮЩИХ ИГЛ.

2.1.Актуальность задачи изучения характера микротопологии зондирующего острия СТМ.

2.2.Применение методов молекулярной динамики при моделировании разрыва «шейки» заготовки зондирующей иглы

2.2.1. Уравнения метода молекулярной динамики.

2.2.2. Численное интегрирование уравнений молекулярной динамики.

2.3.Моделирование разрыва «шейки» заготовки зондирующей иглы СТМ.

2.3.1. Параметры моделирования.

2.3.2. Исследование влияния веса нижней части заготовки на процесс разрыва ее «шейки».

2.3.3. Изучение влияния колебаний нижней части заготовки на процесс разрыва ее «шейки».

2.4.Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ СКАНИРУЮЩЕГО ТУННЕЛЬНОГО

МИКРОСКОПА.

3.1.Основные отличительные особенности цифрового СТМ.

3.2.Структура цифрового туннельного микроскопа.

3.3.Конструкция СТМ.

3.4.Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ЦИФРОВОГО ТУННЕЛЬНОГО МИКРОСКОПА.

4.1.Общая структура программного обеспечения цифрового СТМ.

4.2.Подсистема сближения зондирующего острия и поверхности исследуемого образца.

4.3.Подсистема сканирования.

4.4.Подсистема контроля остроты и «заточки» зондирующего острия.

4.5.Цифровая обратная связь.

4.6.Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТУННЕЛЬНОГО МИКРОСКОПА.

5.1.Автоматизированное рабочее место оператора с улучшенной защитой от акустических и электромагнитных воздействий для изучения УДЧ методами СТМ.

5.2. Экспериментальные исследования ультрадисперсных частиц.

5.3.Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование интеллектуального цифрового туннельного микроскопа для изучения кластерных материалов»

Актуальность темы связана с необходимостью получения наиболее полной и достоверной измерительной информации (ИИ) о геометрических параметрах ультрадисперсных частиц (УДЧ) с размерами 10-1000А для создания кластерных материалов (КМ) с уникальными сочетаниями механических и физико-химических свойств. КМ на основе УДЧ обладают принципиально новыми механическими, магнитными, каталитическими и другими физико-химическими свойствами, в связи с чем находят широкое применение в различных областях науки и техники.

Контроль геометрических параметров УДЧ и нанотрубок имеет большое значение для обеспечения определенных свойств кластерных материалов (КМ). Использование сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) для такого контроля требует существенного повышения требований к его характеристикам, что обусловлено, прежде всего, массовым характером проводимых измерений.

Технология сбора статистической информации о параметрах частиц подразумевает быстрый первоначальный поиск этих частиц на поверхности образца, а затем последовательное определение параметров каждой частицы. При этом СТМ должен функционировать не как исследовательский, а как измерительный прибор промышленного назначения. Это может потребовать быстрого (автоматического) изменения параметров СТМ в зависимости от условий измерений, автоматического определения и предотвращения внештатных ситуаций.

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 образом, 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.

Получение измерительной информации при изучении УДЧ, особенно нанотрубок, с помощью СТМ требует последовательного выполнения двух этапов: обнаружения частиц на большой площади поверхности образца л

10x10 мкм) с относительно невысоким разрешением и определения геометрических параметров частиц (площадь исследуемой области -1000x1000 А2) с высоким (атомным) разрешением. Очевидно, что оба этапа должны выполняться без замены сканирующего устройства (пьезосканера) невысокого разрешения на сканирующее устройство высокого разрешения, поскольку при такой замене теряется «привязка» сканирующего устройства к координатам обнаруженных частиц. Другим случаем, когда замена сканирующего устройства недопустима, является последовательное изучение топографии УДЧ КМ сначала на воздухе, затем в капле жидкости (например, при исследовании влияния процесса коррозии на поверхность новых материалов на основе УДЧ).

В результате возникает необходимость в создании универсальной измерительной головки, позволяющей без смены иглы и пьезосканера осуществлять изучение поверхности на воздухе и в жидких агрессивных средах, как с невысоким, так и с высоким (атомарным) разрешением. Очевидно, что к эксплутационным и метрологических характеристикам пьезоэлектрических устройств и измерительных игл универсальной измерительной головки предъявляются повышенные требования.

Использование в универсальной головке многосекционных сканеров, имеющих для исследования с высоким и невысоким разрешением отдельные секции, затруднено по двум причинам. Первая - сложность изготовления, вторая - затрудненность согласования по точности и диапазону перемещений привода образца и секции высокого разрешения сканера. Устранение этих причин требует разработки специализированных пьезоустройств, отличающихся повышенной сложностью изготовления, а также глубокую проработку технологических процессов, обеспечивающих достижение заданных характеристик этих пьезоустройств. При этом для использования усложненных механических конструкций следует предусмотреть дополнительные элементы виброакустической, электромагнитной и электростатической защиты.

С появлением специализированных вычислительных устройств -сигнальных процессоров (СП) для обработки «оцифрованных» аналоговых сигналов в реальном масштабе времени - появилась возможность создания системы управления СТМ, реализованной на основе цифровой схемотехники. Это решение позволяет легко (программной реализацией) модифицировать алгоритмы работы, конфигурацию СТМ для изучения УДЧ КМ и расширить области его возможного применения (электрохимический, воздушный, гибридный СТМ), а также упростить адаптацию к различным методикам измерений (так как обычно эта адаптация сводится к изменению алгоритмов работы прибора).

Таким образом, актуальной является задача создания интеллектуального цифрового СТМ, обладающего гибкой конфигурацией и возможностью его адаптации под конкретные задачи исследования УДЧ КМ.

Для получения атомного разрешения СТМ при изучении УДЧ КМ его зондирующая игла (ЗИ) должна иметь атомарную остроту. При изготовлении ЗИ методом электрохимического перетравливания проволоки-заготовки в месте разрыва ее «шейки» существует вероятность образования необходимых атомарных микровыступов. Поэтому для усовершенствования методов изготовления иглы и ее заострения актуальной является задача моделирования характера образования и точной топологии микровыступов, образующихся на «изломе» заготовки ЗИ.

Цель работы - разработка и научное обоснование необходимых технологических требований при создании атомарно острых зондирующих игл, а также программно-аппаратурного обеспечения интеллектуального цифрового сканирующего туннельного микроскопа (ЦСТМ) на базе сигнального процессора для изучения ультрадисперсных частиц, используемых при создании перспективных кластерных материалов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- создать расчетную модель для описания микротопологии острия в месте разрыва «шейки» заготовки иглы при ее изготовлении методом химического травления;

- разработать технологические рекомендации для изготовления зондирующих игл методом электрохимического травления и их атомарного заострения непосредственно в СТМ (in situ);

- создать конструкцию прецизионной адаптивной измерительной головки для решения задач обнаружения УДЧ и контроля их дисперсности;

- разработать программно-аппаратурное обеспечение цифрового СТМ для получения наиболее полной измерительной информации о параметрах УДЧ;

- создать автоматизированное рабочее место оператора для изучения УДЧ методами сканирующей туннельной микроскопии.

Объектом исследования является цифровой СТМ для изучения КМ, включающий зондирующую иглу, программно-аппаратурные средства для выделения ИИ с применением СП.

Предметом исследования являются модели зондирующей иглы, программно-аппаратурное обеспечение СТМ.

Методы исследования. В диссертации использован комплексный метод, включающий теоретические исследования и экспериментальную проверку полученных результатов. Работа выполнялась с применением математического моделирования, в теоретических исследованиях использовались: методы молекулярной динамики, численные методы, теоретические основы информатики и программирования, цифровая обработка сигналов, принципы и методология разработки САПР. В экспериментальных исследованиях применялись: теория измерения электрических и механических величин, статистические методы обработки результатов исследований, теория точности измерительных систем.

Научная новизна работы состоит в следующих результатах:

- обоснована актуальность задачи численного эксперимента при исследовании микротопологии зондирующих острий СТМ;

- предложена методика молекулярно-динамического расчета разрыва «шейки» заготовки ЗИ СТМ. Показано, что одновременное действие колебаний нижней чати заготовки ЗИ и действие ее оптимального веса приводят к разрыву «шейки» и образованию микротопологии острия, пригодной для дальнейшего атомарного заострения с использованием полевых методов;

- создана конструкция универсальной термокомпенсированной измерительной миниголовки с многосекционным сканером, быстродействующим высокоточным шаговым пьезоприводом с компенсацией силы трения; разработана методика уменьшения шага высокоточного пьезопривода;

- создано программно-аппаратурное обеспечение цифрового СТМ; разработана технология атомарного заострения зондирующих игл непостредственно в СТМ (in situ);

- предложен алгоритм адаптивного линейного сканирования в режиме измерения параметров УДЧ, заключающийся в управлении параметрами ПИД-регулятора в зависимости от микрорельефа поверхности и величины измеряемого туннельного тока;

- разработана методика настройки параметров ПИД-регулятора с оценкой переходного процесса ЦОС по установившейся величине туннельного тока;

- создано автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора с улучшенной защитой от акустических и электромагнитных воздействий для изучения УДЧ методами сканирующей туннельной микроскопии.

Достоверность полученных результатов основывается на данных натурных испытаний, использовании аттестованных измерительных средств, согласованности расчетных и экспериментальных данных.

Практическая ценность и внедрение результатов работы.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили решить задачу создания интеллектуального цифрового СТМ на базе сигнального процессора для изучения УДЧ КМ.

Работа выполнялась в соответствии с планами госбюджетных НИР, проводимых ИПМ УрО РАН: «Разработка программно-аппаратных средств и методика изучения КМ на базе СТМ» (1990-2000), «Исследование закономерностей формирования кластеров и мезокомпозитов» (2000-2005г.).

Результаты диссертационной работы использованы при разработке и совершенствовании программно-аппаратурных средств цифрового СТМ, а также в учебном процессе ИжГТУ.

Апробация и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на двух научно-технических конференциях «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и и производства» (Ижевск, 2003, 2006), шестой международной научно-технической конференции «Измерения, контроль, информатизация» (Барнаул, 2006), научно-технической конференции «Виртуальные интеллектуальные системы» (Барнаул, 2006).

Основной материал диссертации отражён в 17 научных публикациях, включая два патента на изобретения, две статьи в рецензируемых журналах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 151 наименования и приложения. Работа содержит 138 стр. машинописного текста, включая 32 рис. и приложение.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Гудцов, Денис Вячеславович

Основные выводы и результаты:

1. Разработана методика молекулярно-динамического расчета разрыва «шейки» заготовки ЗИ СТМ. Показано, что одновременное действие колебаний нижней части заготовки ЗИ и действие ее оптимального веса приводят к разрыву «шейки» и образованию микротопологии острия (пригодной для дальнейшего атомарного заострения с использованием полевых методов), при этом длина (масса) и диаметр «шейки» оказывают значительное влияние на характер микровыступов получаемых острий: более острые зондирующие иглы могут быть получены при использовании заготовок с более длинной (массивной) нижней частью, а также при утоньшении «шейки» до величин порядка 60А.

2. Создана конструкция универсальной термокомпенсированной измерительной головки СТМ с многосекционным сканером, быстродействующим высокоточным шаговым пьезоприводом, разработана методика уменьшения шага высокоточного пьезопривода посредством компенсации силы трения скольжения с помощью вспомогательного пьезоэлемента, связанного с перемещаемым объектом.

3. Создано программно-аппаратурное обеспечение цифрового СТМ для получения информационных сигналов микроскопа о состоянии исследуемой поверхности в режимах постоянного туннельного тока, постоянной высоты зондирующей иглы, модуляции туннельного зазора, снятия его ВАХ.

4. Разработана технология атомарного заострения зондирующих игл непостредственно в СТМ (in situ).

5. Предложен алгоритм адаптивного линейного сканирования в режиме измерения параметров УДЧ, использующий прогнозирование рельефа поверхности для управления параметрами ПИД-регулятора в зависимости от полученного прогноза.

6. Разработана методика настройки параметров ПИД-регулятора с оценкой характера (колебательный-асимптотический) переходного процесса ЦОС.

7. Создано автоматизированное рабочее место оператора с улучшенной защитой от акустических и электромагнитных воздействий для изучения УДЧ методами сканирующей туннельной микроскопии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в работе комплексных исследований разработаны и научно обоснованы необходимые метрологические и технологические требования для создания атомарно острых зондирующих игл, а также программно-аппаратурное обеспечение интеллектуального ЦСТМ на базе сигнального процессора для изучения УДЧ, используемых при создании перспективных КМ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гудцов, Денис Вячеславович, 2006 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 A.M., Балусов В.А. Магнитные свойства ультрадисперсных (кластерных) частиц// ЖВХО им. Д.И.Менделеева.-1987.- т.32.- №1.-С.47-51.

4. Новиков Ю.Н., 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 мезоструктура// Проблемы современной физики.- JL: 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. Iijima S. // Nature (London).-1991.- V.354.- Р.56.

10. 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.

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

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

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

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

15. 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.

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

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

18. Елецкий А.В. // УФН.- 1997.- V.167.- Р.945.

19. Елецкий А.В. // УФН.- 2002.- V.172.- Р.401.20. Alexander Star 2001 #70.

20. JournetС.,BernierP.//Appl. Phys.A.- 1998.-V.67.-P.l.

21. Kratschmer W. et al. // Nature (London).- 1990.- V.347.- P.354.

22. Peng L.-M. et al. //Phys. Rev. Lett.- 2000.- У.11.- P.2831.

23. Wang N. et al. II Nature.- 2000.- 408.- P.50.

24. Qin L.-C. et al. II Nature (London).- 2000,- V.408.- P.50.

25. Бессольцев B.A., Неволин B.K. Металлические нити в органической матрице: изготовление и свойства// Кластерные материалы: Тез. докл. 1 Всесоюзной конференции.- Ижевск, 1991.- С. 14.

26. 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.

27. 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.

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

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

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

31. 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.

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

33. 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.

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

35. 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.

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

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

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

39. 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.

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

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

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

43. Анализ поверхности методами оже и рентгеновской спектроскопии / под ред. Д. Бриггса и М.П.Сиха. М. Мир, 1987,-598с.

44. Химическая физика поверхности твердого тела.-М.:Мир, 1980-448с.

45. К.Н. Ельцов, А.Н. Климов Сверхвысоковакуумный сканирующий туннельный микроскоп с изменяемой темпертурой образца // Зондовая микроскопия 98: Материалы Всероссийского совещания. - Н.Новгород: ИФМ РАН.-1998.- С. 112-118.

46. Быков В.А., Иконников A.B., Кацур С.Ф. Новый базовый электронный блок для управления СЗМ линии "Солвер" // Зондовая микроскопия -2000: Материалы Всероссийского совещания. Н.Новгород: ИФМ РАН.-2000.- С. 282-286.

47. V.A.BYKOV. Modern Tendency of the SPM Technique Developments. SPM-2002, Proceedings. P. 78

48. Гуляев П.В. Пьезоэлектрические устройства и методы управления ими в сканирующем туннельном микроскопе для изучения кластерных материалов/ Диссертация на соискание ученой степени канд.тех.наук.-Ижевск, 2004.-179с.

49. DSP-микроконтроллеры для систем управления. Особенности архитектуры и преимущества использования. <Микроконтроллеры, микропроцессоры, DSP>.

50. С.И. Васильев, Ю.Н. Моисеев, Н.И. Никитин и др. Сканирующий туннельный микроскоп "СКАН-8": конструкция и области применения // Электронная промышленность, 1991. N3. - С.36-39. 57.

51. В.И.Никишин, П.Н.Лускинович. Нанотехнология и наноэлектроника // Электронная промышленность. 1991.- N3.- С. 4-13.58. http://en.wikipedia.org/wiki/PID controller.

52. Электроника / Под ред. А.С. Мгова.-СПб.: БХВ-Петербург, 2005.- 800с.

53. Mamalis AG, Vogtlander LOG, Markopoulos A. Nanotechnology and nanostructured materials: trends in carbon nanotubes // Precision Engineering, Vol. 28, No. 1. (January 2004), pp. 16-30.

54. Meunier V., Lambin Ph. Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of topological defects in carbon nanotubes // Carbon, 38, 1729-1733 (2000).

55. Lambin Ph., et al. Measuring the helicity of carbon nanotubes // Carbon, 38, 1713 (2000).

56. Мюллер Э.В., Цонг T.T. Полевая ионная микроскопия. Полевая ионизация и испарение.- М: Наука, 1980.- 224 с.

57. Васильев С.И., Савинов С.В., Яминский И.В. Зондирующие эмиттеры для сканирующей туннельной микроскопии // Электронная промышленность.-1991.- №3.- С. 42-45.

58. Фрейберг Г.Н. Изготовление тонких автоэлектронных эмиттеров // Приборы и техника эксперимента.- 1967.- №6.- С. 176-178.

59. Musselman I.H., Russell Р.Е. // J. Vac. Sci. Technol.- 1990.- A. 8.- P. 3558.

60. Патент на полезную модель №42695 МПК 7 Н01 J35/06. Устройство для изготовления зондирующих эмиттеров сканирующего туннельного микроскопа / Липанов A.M., Кизнерцев С.Р., Тюриков А.В. и др.

61. Мазилова Т.И. Радиационно-стимулированное формирование микрозондов сканирующих туннельных микроскопов // ЖТФ.- 2000.- Т. 70.-В. 2.-С. 102.

62. Biegelsen D.K.et al. // Appl. Phys. Lett.- 1989.- №54.- P. 1223.

63. Fink. H.W. Mono-atomic tips for scanning tunneling microscopy // IBM J. Res. Develop.- 1986.- V. 30,- P. 461. 1986.

64. Tsong T.T. et al. High field effects useful fot atomic manipulations // Chinese Journal of Physics.- 1994.- V.32.- №5-11.- P. 667-684.

65. Nagaoka K. et al. Field Emission Spectroscopy From Field-Enhanced Diffuson-Growth Nano-Tips // Applied Surface. Science.- 2001.- V. 182.- P. 12-19.

66. Владимиров Г.Г. Физические процессы при массопереносе с острий: Дисс. докт. физ.-мат. наук. JL, 1989.- 357с.

67. Шредник В.Н. и др. К теории динамических изменений поверхности во время высокотемпературного полевого испарения // ЖТФ.- 2003.-Т. 73.В. 9.- С. 120.

68. Шредник В.Н. и др. Полевое испарение вольфрама в присутствии адсорбированной воды // Письма в ЖТФ.- 2004,- Т. 30.- В. 12.- С. 50.

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

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

71. Акципетров O.A. и др. Электрохимический сканирующий туннельный микроскоп// Электронная промышленность.- 1993.- №10.- С. 38-40.

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

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

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

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

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

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

78. A.C. 1505398 СССР, МПК Н02 N 2/00 Н01 L 41/08. Пьезоэлектрический шаговый двигатель/ Ерофеев A.A., Никишин В.И., Лускинович П.Н. и др.

79. A.C. 953941 СССР, МПК Н01 L 41 08 Ефимов И.Г.

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

81. A.C. 1464883 СССР, МПК Н02 N 2/00 Н01 L 41/08. Пьезоэлектрическое устройство микроперемещений/ Ульянов Б.В., Меныиутин Л.Н.

82. A.C. 1685230 СССР, МПК H02N2/00 H01L41/12. Стрикционный шаговый электродвигатель/ Барулин А.Е.

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

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

85. Заявка 92010356, МПК H02N2/00 H01L41/09. Прецизионный пьезоэлектрический привод и способ управления им/ Амельченко А.Г. 20

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

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

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

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

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

91. A.C. 1520609 СССР, МПК Н 01 J37/285. Туннельный микроскоп/ Войтенко С.М., Голубок А.О. и др.

92. A.C. 1797149 СССР, МПК Н 01 J37/285. Сканирующий туннельный микроскоп/ Эдельман B.C. и др.

93. 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.

94. Svensson К., Althoff F., Olin Н. A compact inertial slider STM// Meas. Sei. Technol.- 1997.- v.8.- P. 1360-1362.

95. Ю2.Волгунов Д.Г. и др. Сканирующий комбинированный ближнепольный оптический туннельный микроскоп// ПТЭ.- 1988,- №2.- С.132-137.

96. A.C. 1709429 СССР, МПК Н01 J 37/285. Устройство для исследования топографии проводящей поверхности/ Соболев Д.Г., Косяков А.Н., Герасимов С.А.

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

98. A.C. №1586470 СССР, МПК H 01 L 41/08. Трубчатый пьезопреобразователь для растрового туннельного микроскопа/ В.Т. Черепин и др.

99. Липанов A.M., Шелковников Е.Ю. Кизнерцев С.Р., Осипов Н.И., Тюриков A.B., Чухланцев К.А. Сканирующий туннельный микроскоп Патент №2218629 МПК 7H01J37/285. Опубликован: Изобретения. 2003. Бюллетень №34

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

101. Anders М. Et al. Simple micropositioning devices for STM// Surf. Sei.-1987.-V.181.-P.176-182.

102. Дрейк В. и др.// ПНИ.- 1986.-№3.

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

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

105. 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.

106. Fink. H.W. // IBM J. Res. Develop.- 1986.- V. 30.- P. 461.

107. Билер. Роль машинных экспериментов в исследовании материалов // Машинное моделирование при исследовании материалов.-М.:Мир. -1974. с.31-250.

108. Пб.Плишкин Ю.М. Методы машинного моделирования в теории дефектов кристаллов // Дефекты в кристаллах и их моделирование на ЭВМ. -Л.:Наука. Ленингр.отд-ние. -1980. с.74-110.

109. Хеерман Д.В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. М.гНаука, 1990,- 176с.

110. И8.Шольц H.H. Процессы при радиационных разрушениях в кристаллах // Машинное моделирование при исследовании материалов.-М.:Мир. -1974. с.286-350.

111. Полухин В.А. Ухов В.Ф. Дзугутов М.М. Компьютерное моделирование динамики и структуры жидких металлов. М.:Наука, 1981.- 240с.

112. Липанов A.M., Тюриков A.B., Шелковников Е.Ю., Гудцов Е.В. Исследование разрыва "шейки" заготовки зондирующей иглы СТМ при ее изготовлениии методом химического травления // Химическая физики и мезоскопия.- 2005.- т.7.- №2.- с. 162-168.

113. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.:Наука, 1987.- 631с.

114. Липанов А.М, Тюриков A.B., Шелковников Е.Ю., Гудцов Д.В., Гуляев П.В. Численные исследования микротопологии острия зондирующейиглы СТМ при его формировании электрохимическим методом // Ползуновский Альманах. Барнаул: АлтГТУ, 2006

115. Skeel R., Bhandarkar М., Phillips J., et al. NAMD2: Greater scalability for parallel molecular dynamics // Journal of Computational Physics.- 1999.- V. 151.- P. 283-312.

116. KolIman P. et al. AMBER, a computer program for applying molecular mechanics, normal mode analysis, molecular dynamics and free energy calculations to elucidate the structures and energies of molecules // Сотр. Phys. Commun.- 1995.- V. 91.- P. 1-41.

117. Соколов В.И., Топологический дизайн кластерных структур // ЖВХО им. Д.И. Менделеева.- 1987.- Т. 32.- №1.- С. 19-24.

118. Словохотов Ю.Л., Стручков Ю.Т. Архитектура кластеров // ЖВХО им. Д.И. Менделеева.- 1987.- Т. 32.- №1.- С. 11-19.

119. Липанов А. М., Гуляев П. В., Шелковников Е. Ю. Прецизионный пьезодвигатель наноперемещений для сканирующего туннельного микроскопа// Датчики и системы.- №9.-2004.- с. 30-33.

120. Патент РФ №2269803 МПК G02B 21/20, G01N 13/10, H01J 37/26. Устройство управления скоростью сканирования туннельного микроскопа / Липанов A.M., Гуляев П.В., Гудцов Д.В. и др.

121. Войтенко С.М., Кунеев В.В., Сапожников И.Д., Голубок А.О. Сканирующий зондовый микроскоп с активной компенсацией Z дрейфа // Зондовая микроскопия 98.- Материалы Всероссийского совещания: Н.Новгород, ИФМ РАН, С. 192-195.

122. Pohl D.W. Some design criteria in scanning tunneling microscopy// IBM J. Res. Develop, vol. 30.-№ 4, p. 417-427.

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

124. Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю., Гудцов Д.В. и др. Компактный сканирующий туннельный микроскоп // Материалы докладов НТК «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образование и производства»: Ижевск, 2006- С. 150-152.

125. Гудцов Д.В. Цифровая обратная связь СТМ на базе сигнального процессора // Материалы шестой международной НТК «Измерения, контроль, информатизация».- Барнаул: АлтГТУ, 2006 С.78-80.

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

127. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972.- 768 с.

128. Рыков С.А. Сканирующая зондовая микроскопия зондовых материалов и наноструктур. Спб.: Наука, 2001.-52 с.

129. Липанов A.M., Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю. и др. Устройство для микроперемещений / Патент РФ №2205474 МКИ H01L41/09, Н02 N 2/00 // Изобретения.- №15.- 2003 г.

130. Положительное решение (от 14.11.06) по заявке 2005134631/28 (приоритет от 08.11.05) на выдачу патента на изобретение. Сканирующий туннельный микроскоп / Липанов A.M., Шелковников, Гудцов Д.В. и др.

131. Патент РФ №2284642 МПК H02N 2/02. Устройство для микроперемещений / Липанов A.M., Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю., Тюриков A.B., Гудцов Д.В., Панин А.Е.

132. Парк, Куэйт. Теория цепи обратной связи и системы виброизоляции растрового туннельного микроскопа// ПНИ, 1984.-№11.- С.20-26.

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

134. Nagaoka К. et al. Field Emission Spectroscopy From Field-Enhanced Diffuson-Growth Nano-Tips // Applied Surface. Science.- 2001.- V. 182.- P. 12-19.

135. Заявка на официальную регистрацию программы для ЭВМ. Программа управления цифровым сканирующим туннельным микроскопом / Липанов A.M., Гудцов Д.В., Шелковников Е.Ю. и др. исх.№69-316 от 28.09.09, отдел 69 РосПатента.

136. Сканирующий зондовый микроскоп. Руководство пользователя Р47-SPM-MDT.- ИФП, NT-MDTCo, Зеленоград, 1997.- С.57-60.

137. Гудцов Д.В., Шелковников Е.Ю., Гуляев П.В., Осипов Н.И., Тюриков A.B. Программное обеспечение цифрового СТМ // Материалы докладов НТК «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образование и производства»: Ижевск, 2006-С.145-149.

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

139. Гуляев П.В., Кизнерцев С.Р., Шелковников Е.Ю., Осипов Н.И., Гудцов Д.В. Помехозащищенный стенд для испытаний СТМ // Материалы докладов НТК «Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образование и производства»: Ижевск, 2006 С. 159-162.

140. Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю., Гудцов Д.В., Тюриков A.B. Контрольно-испытательный стенд для поверки и аттестации СТМ // Материалы шестой международной НТК «Измерения, контроль, информатизация».- Барнаул: АлтГТУ, 2006 С.80-83.

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

142. Дьяков А.Ф. и др. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике. М.: Энергоатомиздат, 2003.-768 с.

143. Барнс Дж. Электронное конструирование: методы борьбы с помехами. М.: Мир, 1990.-238 с.

144. Валуев A.A. Норман Г.Э. Подлипчук В.Ю. Уравнения метода молекулярной динамики // Термодинамика необратимых процессов. -М.:Наука. -1987.- с.11-17.