microscope à effet tunnel - effet piezo-electrique - précision de l'ordre du nm

[david_champo]

Bonjour,

Dans les microscopes à effet tunnel et les microscopes à champs proche, on utilise pour déplacer la pointe avec une précision du nm, les propriétés piezo-électriques. J'ai toujours trouvé génial, le fait qu'on puisse obtenir une telle précision et je voudrais savoir si quelqu'un c'est déjà intéressé à la question et pourrait me donner des sources valables sur l'étude de la précision des quartz sous l'effet d'un champs électrique. En fait, je voulais savoir comment le module de Young reste valable puisque, si je ne me trompe pas, la formule dérive de la loi de Hooke et n'est pas démontrable... A-t-on extrapolé à partir de valeurs connues ? Comment a-t-on pu étalonné de tels procédés ?

Merci

David
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[LPFR]

Bonjour.
On sait bien mesurer des déplacements de l'ordre du µm avec des interféromètres. Donc, pas de problèmes d'étalonnage.
Si vous savez que pour qu'un transducteur se déforme de 1 µm il vous faut appliquer 1000 V vous savez que si vous n'appliquez que 1,5 V le transducteur se déformera de 1,5 nm. Il n'y a rien de sorcier en ça.
Ce qui est sorcier est que la pointe ne se déplace pas de plus de 0,1 ou 1 nm quand vous ne faites rien. Car vous avez du bruit et des vibrations partout. C'est l'ingéniosité du montage mécanique qui permet que la pointe ne danse pas la samba pas devant l'échantillon.
Au revoir.

[david_champo]

Bonjour LPFR,

Bonjour.
On sait bien mesurer des déplacements de l'ordre du µm avec des interféromètres. Donc, pas de problèmes d'étalonnage.
Si vous savez que pour qu'un transducteur se déforme de 1 µm il vous faut appliquer 1000 V vous savez que si vous n'appliquez que 1,5 V le transducteur se déformera de 1,5 nm. Il n'y a rien de sorcier en ça.

Donc à priori, on a fait des mesures à l'échelle du micro-mètre et après, on a extrapolé que la relation restait la même au nanomètre... Est ce qu'on peut dire que c'est parce que le matériau est toujours dans la zone élastique (on l'applique aux métaux mais est ce que c'est la même chose pour un cristal ou du PZT ?) ?

Bonjour.
Ce qui est sorcier est que la pointe ne se déplace pas de plus de 0,1 ou 1 nm quand vous ne faites rien. Car vous avez du bruit et des vibrations partout. C'est l'ingéniosité du montage mécanique qui permet que la pointe ne danse pas la samba pas devant l'échantillon.
Au revoir.

C'est ça que je trouve génial... Parce que je suppose qu'il doit y avoir une influence de la température et du champs magnétique externe... Est ce que vous savez si la commande en courant sur les trois axes est la seule parade... ou ça va plus loin dans la conception ?

Merci

[david_champo]

Re,

champs magnétique externe...

En ce qui concerne le champs magnétique externe, je suppose qu'on utilise des électro-aimants pour compenser... ou c'est vraiment négligeable ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Re.
Oui, la loi de Hooke est aussi valable pour les céramiques.

Les microscopes à effet tunnel ne travaillent pas de façon absolue. La position de la pointe n'est connue que quand le courant commence à passer. Par la suite, la seule chose que l'on connait ce sont les variations relatives de la distance entre la pointe et l'échantillon. Donc, la température n'est pas un problème car elle varie peu et lentement.
Et les champs magnétiques n'on que très peu d'influence. Et surtout pas aux champs entre la pointe et l'échantillon.
En fait un des gros problèmes est l'asservissement de la position de la pointe car le courant varie exponentiellement avec la distance. Il est difficile de concevoir des asservissements qui restent stables avec des gains de boucle très variables. Et, des que le courant de tunnel diminue, le bruit sème la pagaille. C'est plein des problèmes pratiques. Mais je n'ai jamais travaillé avec, et encore moins mis en œuvre un MET. Donc, je ne connais rien.

Dans des manips où les champs magnétiques externes sont gênants, on met des blindages magnétiques µ-metal, permalloy, ou bêtement de l'acier au silicium. Puis on compense les champs résiduels avec des bobines de Helmholtz.
A+