Устройство микромаркировки образцов на основе гравировального станка

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа относится к области контактной силовой нано- и микролитографии, применяемой для маркировки образцов и разметки участков поверхности, исследуемых с помощью микроскопов высокого разрешения. Описано устройство маркиратора, построенного на базе серийного гравировального станка Generic-CNC2418 с числовым программным управлением в G-кодах и использующего вольфрамовую иглу в качестве рабочего инструмента. Описан процесс управления приводами станка для формирования маркировки, основанный на контроле контактирования иглы с поверхностью посредством оптического микроскопа. Маркировка, получаемая с помощью таких игл, представляет собой рисунок отдельных отпечатков (паттерн) иглы. Приводы маркиратора обеспечивают точность позиционирования 10 мкм. Поперечный размер получаемых отпечатков маркировки при этом составляет 10–15 мкм. Маркиратор рекомендуется использовать для поверхностей с шероховатостью Ra не более 0.1 мкм и твердостью по Моосу не более 7.5.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Ю. Шелковников

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: lucac@inbox.ru
Россия, 426067, Ижевск, ул. им. Татьяны Барамзиной, 34

П. В. Гуляев

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: lucac@inbox.ru
Россия, 426067, Ижевск, ул. им. Татьяны Барамзиной, 34

К. С. Ермолин

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук

Email: ermolin@udm.ru
Россия, 426067, Ижевск, ул. им. Татьяны Барамзиной, 34

Список литературы

  1. Xie X.N., Chung H.J., Sow C.H., Wee A.T. // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2006. V. 54. № (1–2). P. 1. https://doi.org/10.1016/j.mser.2006.10.001
  2. Запороцкова И.В., Кислова Т.В. Патент РФ 2365989. Опубл. 27.08.2009. Бюл. № 24.
  3. Запороцкова И.В., Кислова Т.В., Горемыкина Ю.Ю., Сухарев А.Г. // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 10: Инновационная деятельность. 2008. № 3. С. 81.
  4. Кислова Т.В. // НБИ технологии. 2021. Т. 15. № 1. С. 29. https://doi.org/10.15688/NBIT.jvolsu.2021.1.4
  5. Hashim U., Sutikno M., Zahid Jamal Z.A. // Jurnal Nanosains & Nanoteknologi. 2008. V. 1. № 2. P. 58. https://www.researchgate.net/publication/26844332_ Preliminary_Study_of_Nanomarks_Fabrication_for_Nanomultilayers_Alignment_using_Scanning_Electron_Microscopy
  6. Ono Sachiko, Hidetaka Asoh. In: Noble Metals. 2012, p. 225. http://dx.doi.org/10.5772/34387
  7. Sugimura H., Uchida T., Kitamura N., Masuhara H. // J. Phys. Chem. 1993. V. 98. P. 4352.
  8. Гуляев П.В. // Компьютерная оптика. 2020. Т. 44. № 3. С. 470. https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-641
  9. Гуляев П.В., Шелковников Е.Ю. // Химическая физика и мезоскопия. 2022. Т. 24. № 1. С. 111. https://doi.org/10.15350/17270529.2022.1.10
  10. Кремниевые кантилеверы серии “Golden”. TipsNano, 2023. https://tipsnano.ru/upload/iblock/687/687bbc643e fa94db0cef2f93dc1e8a7f.pdf
  11. Gadelrab K., Chiesa M. // MRSProceedings. 2011. V. 1297. P. 53. http://dx.doi.org/10.1557/opl.2011.629
  12. Гуляев П. В., Шушков А. А. // Химическая физика и мезоскопия. 2022. Т. 24. № 3. С. 312. https://doi.org/10.15350/17270529.2022.3.25
  13. Chaika A.N., Orlova N.N., Semenov V.N., Postnova E.Y., Lazarev M.G., Chekmazov S.V., Aristov V.Y., Glebovsky V.G., Bozhko S.I., Krasnikov S.A., Shvets I.V. // Scientific Reports. 2014. V. 4. P. 3742. https://doi.org/10.1038/srep03742
  14. Lake R.E., Dean A., Maheswaranathan N., Lange A.P., Ray M.P., Sosolik C.E. // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79. P. 013703. https://doi.org/10.1063/1.2818777
  15. CNC2418 – CNC engraving machine. Besomi Electronics, 2023. https://besomi.com/product/cnc2418-cnc-engraving-machine/
  16. Гибридные шаговые двигатели серии FL42STH NEMA 17 “Электропривод”, 2002. https://electroprivod.ru/fl42sth.htm
  17. Программирование. Основные G-коды. Фрезерные работы на станках с ЧПУ. Автономная некоммерческая организация “Агентство развития профессионального мастерства (Ворлдскиллс Россия)”, 2014. https://nationalteam.worldskills.ru/skills/programmirovanie-osnovnye-g-kody/
  18. Система трехмерного моделирования Компас 3D. ООО “АСКОН - Системы проектирования”, 2024. https://kompas.ru/kompas-3d/about/
  19. Редактор управляющих программ для станков с ЧПУ. CIMCO A/S | CIMCO Americas, LLC., 2024. https://www.cimco-software.ru/software/cimco-edit/overview/
  20. Ленк А. Электромеханические системы: Системы с распределенными параметрами. Москва: Энергоатомиздат. 1982.
  21. Ibe J.P., Bey P.P., Brandow S. L., et al. // J. Vac. Sci. Technol. 1990. V. 8. P. 3570. https://doi.org/10.1116/1.576509

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема маркиратора: а – общий вид маркиратора, б – детальный вид узла иглы: 1– система позиционирования, 2 – игла маркиратора, 3 – блок управления шаговыми двигателями, 4 – шаговые двигатели, 5 – балка-демпфер, 6 – камера.

Скачать (355KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема замещения цепи шаговый двигатель–образец (а) и типовой график перемещения острия (б).

Скачать (27KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изображения (увеличение × 100) иглы маркиратора: а – результат после механической обработки заготовки, б – результат после электрохимического травления заготовки.

Скачать (178KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Этапы формирования отпечатка: а, б – подвод иглы к поверхности; в – момент контактирования; г – отпечаток на образце после отвода.

Скачать (612KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изображения микромаркировки на позолоченной подложке: а – изображение, полученное с помощью оптического микроскопа (увеличение ×400); б – изображение, полученное посредством зондового микроскопа.

Скачать (329KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изображения отпечатка микромаркировки: а – до загрязнения поверхности, б – после.

Скачать (252KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024