Piezoelectric sensor applied in ultrasonic contact microscopy for the investigation of material surfaces

Kielczynski P.; Pajewski W.

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Piezoelectric sensor applied in ultrasonic contact microscopy for the investigation of material surfaces

机译：压电传感器在超声接触显微镜中的应用，用于材料表面的研究

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In this paper the theoretical analysis and the results of testing of a piezoelectric cantilever for the investigation of material surfaces are presented. The cantilever consists of a thin piezoelectric plate bonded with a thin metal (e.g., molybdenum) foil. The analytical formulae for spring constants and sensitivity of such monomorph have been established. The performed analysis permits us to state the optimal parameters of the sensor dimensions and the Young's modulus of applied materials. An important factor is the position of the nodal plane and its influence on sensor sensitivity. Various combinations of ceramic plates and metal foils were theoretically analyzed, then applied in practical realizations of the sensors. The sensor with a tip was applied to a contact ultrasonic microscope, and replaced the optical sensor commonly used to measure the deflection amplitude of the tip during scanning the surfaces of the sample. Such a method enables us to create the three-dimensional images of the surface. The sensors produced were calibrated using the quasi-static method. Sensors of this kind may fulfil requirements necessary in investigating surface properties of materials applied in modern electronics and technology.

机译：本文介绍了用于材料表面研究的压电悬臂梁的理论分析和测试结果。悬臂由薄的压电板和薄的金属（例如钼）箔片组成。已经建立了这种单晶的弹簧常数和灵敏度的解析公式。进行的分析使我们能够陈述传感器尺寸和所应用材料的杨氏模量的最佳参数。一个重要因素是节点平面的位置及其对传感器灵敏度的影响。理论上分析了陶瓷板和金属箔的各种组合，然后将其应用于传感器的实际实现中。带尖端的传感器应用于接触式超声显微镜，并取代了通常用于在扫描样品表面期间测量尖端的偏转幅度的光学传感器。这种方法使我们能够创建表面的三维图像。使用准静态方法对生产的传感器进行校准。这种传感器可以满足调查现代电子技术中所用材料的表面特性所必需的要求。

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来源
《IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control》 |1999年第1期|P.233-238|共6页
作者
Kielczynski P.; Pajewski W.;
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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类声学工程;
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