4.2.1.2 Потенциал взаимодействия зонда с поверхностью
"Склеивая" потенциалы сил, действующих на различных расстояниях между образцом и кантилевером, можно получить кривую вида рис.4.9, позволяющую классифицировать режимы работы атомно-силового микроскопа.
«полуконтактный»
метод
бесконтактный
метод
контактный
метод
Рисунок 8 – Потенциал взаимодействия зонда с образцом
В зависимости от расстояния зонд-образец при сканировании различают три метода работы атомно-силового микроскопа (рисунок 8): контактный, бесконтактный, "полуконтактный", который является промежуточным между контактным и бесконтактным.
В контактном методе острие зонда непосредственно соприкасается с поверхностью образца в процессе сканирования. В бесконтактном методе зонд находится достаточно далеко и не касается поверхности. Полуконтактный метод подразумевает частичный контакт. Последние два метода работы АСМ необходимы для реализации модуляционных (или колебательных) методик.
Каждый метод предназначается для решения определенного ряда задач. Причем некоторые исследования можно проводить различными методиками в разных методах. Это дает исследователю широкие возможности и позволяет работать в том методе, который наиболее уместен и эффективен в условиях эксперимента.
Существует три метода измерения рельефа с помощью АСМ:
контактная атомно-силовая микроскопия – измерение топографии поверхности в контактном методе.
бесконтактная атомно-силовая микроскопия – измерение топографии поверхности в бесконтактном методе, основанном на использовании вибрационной методики.
"полуконтактная" атомно-силовая микроскопия (или прерывисто-контактная атомно-силовая микроскопия) – в данном случае используется вибрационная методика, при которой колеблющееся острие слегка стучит по поверхности образца.
2 Сканирующий зондовый микроскоп «NanoEducator»
|
| ||
|
Рисунок 9 - Общий вид сканирующего зондового микроскопа NanoEducator | ||
|
Опишите устройство сканирующего зондового микроскопа NanoEducator: | ||
|
1 |
| |
|
2 |
| |
|
3 |
| |
|
4 |
| |
|
5 |
| |
|
6 |
| |
|
7 |
| |
|
| ||
|
Рисунок 10 - Конструкция СЗМ NanoEducator | ||
|
1 |
| |
|
2 |
| |
|
3 |
| |
|
4 |
| |
|
5 |
| |
|
6 |
| |
|
7 |
| |
|
8 |
| |
|
9 |
| |
|
10 |
| |
3 Получение изображения на приборе SmartSpm-100
Составьте маршрут получения СЗМ изображения
|
№ |
Маршрут получения СЗМ изображения |
|
1 |
Установка образца |
|
2 |
Установка зондового датчика |
|
3 |
Выбор места сканирования |
|
4 |
Предварительный подвод зонда к образцу |
|
5 |
Захват взаимодействия |
|
6 |
Построение резонансной кривой по устновившемуся взаимодействию |
|
7 |
Сканирование |
|
8 |
Сохранение результатов |
|
|
|
|
|
|
Выполните поиск резонансной частоты в ручном режиме. При этом амплитуда колебаний, задаваемых генератором должна быть не нулевой (в диапазоне 20-50 мВ). Коэффициент усиления амплитуды должен быть выбран оптимально, чтобы обеспечивать достаточной величину амплитуды колебаний зонда Сначала найдите резонансную частоту в грубом режиме. Далее убедитесь в плавности пика в более точном приближении. В случае недостаточной плавности пика проверьте, хорошо ли прикреплен зондовый картридж и варьируйте напряжение, задаваемое генератором, до тех пор, пока не добьетесь плавности.
|
|
|
|
грубый режим |
точный режим |
|
Окно поиска резонансной частоты | |
Автоматический режим( скриншоты с грубой ручной настройкой , построены как аналогичные графики)
При подводе зонда установите коэффициент усиления в цепи обратной связи
|
|
|
Окно установки величины взаимодействия зонда и образца |
После выполнения процедуры подвода установите следующие параметры в окне сканирования Scanning :
Площадь сканирования Scan Area (Xnm*Ynm): 5000*5000 нм,
Количество точек измерений по осям X, Y : NX=300, NY=300,
Скорость сканирования Velocity =3000 nm/s,
Усиление петли обратной связи Feed Back Loop Gain = 2,
В окне Set Interaction значение Amplitude Suppression на величину 0.10
|
|
|
Окно сканирования |
