본 논문에서는 나노 분해능을 가지면서 수mm의 이송능력을 가지는 AFM용 스캐너의 구현을 위하여 새로운 형태의 더블-벤트 유연 가이드를 연구하였다. Castigliano 이론을 이용하여 유연 가이드의 강성을 구하였으며, 모든 과정은 FEA(Finite Element Analysis)를 통하여 이론의 타당성을 검증하였다. 또한, 더블-벤트 유연 가이드의 성능 검증을 위하여 평면 스캐너의 모델링에 응용하여 보았다. 응용된 평면 스캐너의 구성 요소 성분 변수들은 Double-bent 유연 가이드의 나노 분해능 및 이송 변위의 최대화를 구현함과 동시에 빠른 응답 속도를 보장하기 위해 최적화 설계를 통하여 이루어졌다. 더블-벤트 유연 가이드를 적용한 평면 스캐너 역시 FEA를 통한 검증 단계를 거쳤다.
본 논문에서는 나노 분해능을 가지면서 수mm의 이송능력을 가지는 AFM용 스캐너의 구현을 위하여 새로운 형태의 더블-벤트 유연 가이드를 연구하였다. Castigliano 이론을 이용하여 유연 가이드의 강성을 구하였으며, 모든 과정은 FEA(Finite Element Analysis)를 통하여 이론의 타당성을 검증하였다. 또한, 더블-벤트 유연 가이드의 성능 검증을 위하여 평면 스캐너의 모델링에 응용하여 보았다. 응용된 평면 스캐너의 구성 요소 성분 변수들은 Double-bent 유연 가이드의 나노 분해능 및 이송 변위의 최대화를 구현함과 동시에 빠른 응답 속도를 보장하기 위해 최적화 설계를 통하여 이루어졌다. 더블-벤트 유연 가이드를 적용한 평면 스캐너 역시 FEA를 통한 검증 단계를 거쳤다.
This paper shows a method for design of the nano-positioning planar scanner used in the scanning probe microscope. The planar scanner is composed of flexure guides, piezoelectric actuators and feedback sensors. In the design of flexure guides, the Castigliano's theorem was used to find the stiffness of the guide. The motion amplifying mechanism was used in the piezoelectric actuator to achieve a large travel range. We found theoretically the travel range of the total system and verified using the commercial FEM(finite element method) program. The maximum travel range of the planar scanner is above than 140 $\mu$m. The 3 axis positioning capability was verified by the mode analysis using the FEM program.
비구면 유리렌즈는 고성능, 고신뢰성과 더불어 기존 렌즈들의 한계였던 수차 및 선명도를 개선하고 고온고습에 강한 장점을 갖고 있다. 디지털카메라, 폰카메라, 정보저장기기, 스캐너, 프로젝터 등 고성능 고신뢰성을 요구하는 동시에 소형화 추세가 급속히 진행되는 디지털 이미징 시스템의 핵심부품으로 사용되고 있으며 다양한 응용분야에 활용될 전망이다. 본 고는 지난 3월 13일 창원컨벤션센터에서 (주)대호테크 주최로 열린 경남지역산업 중점기술개발사업 워크숍에서 초청강연을 한 재영솔루텍(주) 김동식 상무(나노광학사업부장)의 강연 내용을 요약 정리한 것으로 글로 기술하는 과정에서 다소 매끄럽지 못한 내용이 있을 수 있음을 밝혀둔다.
An interferometric microscope with an improved lateral resolution is presented. The nanometer resolution XY stage is integrated into standard temporal phase shifting interferometer. The nanometer resolution XY stage is used to position specimen in subpixel of CCD detector, therefore CCD detector's sampling is improved. Two scanning algorithms and those simulation results are also presented. The simulation results show that scanning algorithms improve CCD detector's sampling significantly, and interferometeric microscope's lateral resolution is improved also.
This paper shows experimental evaluation results of the nano-positioning planar scanner used in the scanning probe microscope. The planar scanner is composed of flexure guides, piezoelectric actuators and feedback sensors as like explained in detail in Ref. (5). First, the fabrication methods were explained. Second, as the static Properties of the Planar scanner. we evaluated the maximum travel range & crosstalk. Also, we presented the correcting method for crosstalk using electric circuits finally. as the dynamic properties of the planar scanner, we evaluated the first resonant frequency. Also, we presented the actual AFM(atomic force microscope) imaging results with up to 2Hz imaging scan rate. Experimental results show that properties of the proposed planar scanner are well enough to be used in SPM applications like AFM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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