Установка для ближнепольного сканирования метаповерхностей

Установка для ближнепольного сканирования метаповерхностей предназначена для двумерного картирования электромагнитных полей и исследования локального отклика метаповерхностей и отдельных мета-атомов в МГц и ГГц диапазонах. Комплекс позволяет автоматически перемещать приемную антенну над образцом по заданной траектории, регистрировать пространственное распределение сигнала и получать амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики исследуемой структуры. На основе таких измерений установка может использоваться для анализа локальной магнитной проницаемости и неоднородности отклика метаповерхности вблизи резонансных частот.

В основе установки лежит автоматизированный измерительный стенд, включающий векторный анализатор цепей, персональный компьютер и двухкоординатный стол для позиционирования приемной антенны в плоскости над исследуемой структурой. В описанной в работе реализации датчик перемещается по оси Y в диапазоне до 50 см с базовым шагом 20 мкм, а по оси X — до 70 см с шагом 25 мкм, что обеспечивает высокую точность топографирования ближнего поля над макроскопическими метаповерхностями.

Управление перемещением и измерениями полностью автоматизировано: программное обеспечение задает параметры эксперимента, управляет координатным столом, настраивает векторный анализатор цепей, считывает результаты и сохраняет данные для последующей обработки и визуализации. В проекте использовались контроллер на платформе Arduino, интерфейс VISA для связи с измерительным прибором и программный модуль для обработки результатов. Экспериментальная работоспособность стенда была подтверждена при исследованиях метаповерхностей на основе расщепленных кольцевых резонаторов с резонансной частотой около 50 МГц, включая структуры размером до 15 × 15 элементов.