Development of a wide-field scanner-profilometer and new methods of hardness measurement for the first Earth satellite atomic force microscope in the world

B. A. Loginov; Логинов Б. А.; V. A. Bespalov; Беспалов В. А.; A. N. Obraztsov; Образцов А. Н.; A. B. Loginov; Логинов А. Б.; V. B. Loginov; Логинов В. Б.; Yu. V. Khripunov; Хрипунов Ю. В.; M. A. Shcherbina; Щербина М. А.; D. A. Sevostyanova; Севостьянова Д. А.; D. S. Bogdanova; Богданова Д. С.; R. G. Gorbachev; Горбачев Р. Г.; K. E. Kondratyeva; Кондратьева К. Е.; M. A. Lebedeva; Лебедева М. А.; A. A. Mulgin; Мульгин А. А.; D. A. Shevchenko; Шевченко Д. А.

doi:10.22184/1993-8578.2024.17.5.248.258

Разработка широкопольного сканера-профилометра и новых способов измерения твердости для первого в мире атомно-силового микроскопа – спутника Земли

Авторы: Логинов Б.А.¹^,2^,3^,4, Беспалов В.А.¹, Образцов А.Н.⁵, Логинов А.Б.¹^,5^,6, Логинов В.Б.¹^,6, Хрипунов Ю.В.⁷^,8, Щербина М.А.⁷^,8, Севостьянова Д.А.⁷, Богданова Д.С.⁷, Горбачев Р.Г.⁷, Кондратьева К.Е.⁷, Лебедева М.А.⁷, Мульгин А.А.⁷, Шевченко Д.А.⁷
Учреждения:
1. Национальный исследовательский университет МИЭТ
2. Образовательный центр "Сириус" Зеленоград
3. Федеральная территория "Сириус"
5. МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет
6. АО "Завод ПРОТОН"
7. Образовательный центр "Сириус"
8. Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Выпуск: Том 17, № 5 (2024)
Страницы: 248-258
Раздел: Оборудование для наноиндустрии
URL: https://journals.eco-vector.com/1993-8578/article/view/635260
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2024.17.5.248.258
ID: 635260

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Предложена и проработана новая конструкция сканера для атомно-силового микроскопа-спутника, предназначенного для работы в течение нескольких лет в автономном режиме в открытом космосе с целью исследования орбит на содержание микро- и наночастиц пыли на базе профилометра в качестве одной из осей сканирования. Микроскоп с данным сканером рассчитан и проверен на стойкость к перегрузкам до 50g при запуске, энергопотреблению не более 1 Вт от солнечных батарей, устойчив к потокам быстрых ионов солнечной плазмы, имеет большое поле сканирования открытого на космос зеркала для обнаружения и исследования попадающих на него частиц даже при малом их количестве. Показано, что применяемый в профилометрах индуктивный датчик с линейным приводом на длину в десятки миллиметров дорабатывается до разрешения в 1 нм, как по высотам рельефа за счет уменьшения магнитного зазора, так и по латерали за счет использования сверхострых алмазных игл с острием из нескольких атомов на конце. Применение второго линейного привода для второй координаты обеспечивает сканирование строчка за строчкой больших площадей с нанометровой точностью до 10 Гигапикселей, при этом сканирование одного кадра за несколько суток вполне допустимо для космического эксперимента, длящегося несколько лет в автономном режиме. При выборе материала зеркала микроскопа разработаны новые способы измерения твердости объемных материалов и тонких пленок, имеющие ряд принципиальных преимуществ и не требующие каких-либо других приборов при наличии профилометров или зондовых микроскопов. Изготовлены и испытаны макеты основных узлов нового сканера, которые показали его принципиальную работоспособность и позволили приступить к патентованию и изготовлению летной версии автономного космического атомно-силового микроскопа, претендующего на звание "первого в мире".

Ключевые слова

профилометрия, сканирующая зондовая микроскопия, атомно-силовая микроскопия, сканирующая туннельная микроскопия, спутник Земли, космическая пыль, солнечный ветер, метеориты, твердость, индентирование

Полный текст

Об авторах

Б. А. Логинов

Национальный исследовательский университет МИЭТ; Образовательный центр "Сириус"
Зеленоград; Федеральная территория "Сириус";

Автор, ответственный за переписку.
Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5081-1424

нач. лаб., рук. проекта

Россия, АО "Завод ПРОТОН"; Зеленоград

В. А. Беспалов

Национальный исследовательский университет МИЭТ

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4976-8515

чл.-корр. РАН, доктор технических наук, ректор

Россия, Зеленоград

А. Н. Образцов

МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8017-0496

доктор физико-математических наук, профессор

Россия, Москва

А. Б. Логинов

Национальный исследовательский университет МИЭТ; МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет; АО "Завод ПРОТОН"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2090-5301

аспирант

Россия, Зеленоград; Москва; Зеленоград

В. Б. Логинов

Национальный исследовательский университет МИЭТ; АО "Завод ПРОТОН"

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2116-7411

ведущий конструктор

Россия, Зеленоград; Зеленоград

Ю. В. Хрипунов

Образовательный центр "Сириус";
Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2250-0420

кандидат физико-математических наук, доцент

Россия, Федеральная территория "Сириус"; Орел

М. А. Щербина

Образовательный центр "Сириус";
Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева

Email: b-loginov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-8873-4986

студент

Россия, Федеральная территория "Сириус"; Орел