Как выглядит измерительная часть туннельного микроскопа? Часть 2

С измерением тока разобрались, остается вопрос, как перемещать головку с точностью в пару нм? Для это отлично подходят пьезоэлектрические позиционеры. Обратный пьезоэффект - процесс преобразования электрической энергии в механическую. На этом эффекте и построено перемещение головки на пару нм за шаг. Сложность таится в том, что к пьезоэлементу требуется прикладывать высокое напряжение. Управление позиционированием головки может быть с обратной связью (правая нижняя схема) и без (правая верхняя). На нижней схеме точный усилитель управляется АЦП, далее стоит высоковольтный мощный усилитель, который и формирует нужное напряжение на пьезоэлементе.
Верхняя схема работает без обратной связи, однако она оперирует не напряжением, а зарядом, за счет этого и обеспечивается линейность перемещения. Счетчик формирует импульсы равной длительности, которые приходят на драйвер верхнего MOSFETа. Драйвер подает напряжение известной амплитуды на затвор транзистора, за счет этого формируется ток, равный 2.5А за известный промежуток времени (что и является постоянным зарядом). Мониторинг напряжения осуществляется через делитель с буфером, при достижении заданого порога срабатывает цепь нижнего MOSFETа, разряжая пьезоэлемент через мощный резистор. Схема без обратной связи обладает более быстрым откликом, однако важно использовать драйверы и ключи, способные переключаться с высокой частотой.