Felület feltérképezése dielektromos anyagi jellemzők alapján

Jéhn Zoltán C891WU Bsc 2. évf.

Konzulens: Dobos Gábor, Réti Ferenc

Ha egy töltött elektróda közelébe dielektrumot helyezünk, az oda helyezett test

megváltoztatja az elektromos tér szerkezetét. Ezt a változást egy másik odahelyezett

elektródán mérhető feszültség segítségével lehet érzékelni. A TDK munkám, egy ilyen elven

alapuló mérőműszert építése volt. Ez alkalmas egy felület feltérképezésére, mind alak mind

minőség szempontjából.

Az eszköz egy elektródára váltófeszültséget kapcsol, majd a mérőfejben elhelyezett

másik elektródódán méri lock-in erősítővel a feszültséget. A mintát egy léptetőmotoros asztal

segítségével a mérőfej alatt mozgatva a feszültség változásából következtetni lehet a felület

paramétereire és azok eloszlására. A rendszer öt fő egységből áll: a mérőszonda és a hozzá

tartozó elektronika, a léptetőmotor vezérelte asztal, a lock-in erősítő, és a központi vezérlő

egység. A mérőszonda elektronikája a lock-in erősítő által előállított referencia jelet erősítés

után rákapcsolja forráselektródára, majd a mérőelektródán kicsatolható feszültséget erősíti.

Az így erősített jelet a lock-in erősítő méri és a vezérlőegység tárolja. A léptetőmotoros

asztalt szintén a központi vezérlő irányítja, amely az asztal pozíciójának függvényében

feljegyzi a mért értékeket. A vezérlő ezek után az adatokat USB porton keresztül elküldi a

számítógépnek, ahol a mérés után megjelenik a felület képe.

A jelenséget számítógépes szimulációkkal vizsgáltam, és ennek segítségével

optimalizáltam a mérőszonda paramétereit. A szondát és a hozzá tartozó elektronikát

megépíttettem. A vezérlőegységet elkészítettem, felprogramoztam, és egy számítógépes

programot írtam az eszköz irányítására, a mérési adatok kiértékelésére.

Az eddigi eredmények szerint az eszköz használható a különböző vezetőképességű

felületdarabok megkülönböztetésére (pl. nyomtatott áramkör vezetékezésének

feltérképezésére akár eltemetett rétegekben is), eltérő dielektromos állandójú felületrészek

megkülönbözetésére, valamint homogén anyagú minták alakjának meghatározására.

A szimulációk alapján megállapítottam, hogy fotolitográfiás módszerekkel építhető

egy olyan mérőfej mátrix, amely lehetővé teszi a minta feltérképezését annak mechnikai

mozgatása nélkül. Ennek tervezése és legyártása folyamatban van.

Felhasznált irodalom:

C. Schenk, U. Tietze, Analóg és digitális áramkörök, Műszaki Könyvkiadó,

Budapest, 2000

G.G. Raju, Dielectrics in Electric Fields, Marcel Dekker Inc., New York, 2003

szerző

Jutalom

letöltés
8 166 kB