Методика и техника эксперимента
Образцы для исследований
Для СТМ применяются образцы-пластины с размерами от 5 х 5 мм до 8,5 х 12 мм, с толщиной не более 4 мм. Масса образца не должна превышать 20 г при режиме сканирования 16 х 16 мкм на сканере микроскопа СММ-2000; не более 2 г при режиме сканирования 40 х 40 мкм. Сопротивление поверхности образца в СТМ режиме должна быть менее 1 кОм. Если эта характеристика превышает 1 кОм, но не превышает 20…50 кОм, то получение кадр будет сопровождаться возникновением шумов и снижением контрастности. Если сопротивление превышает 1 кОм, рекомендуется покрыть поверхность образца тонкой неокисляющейся проводящей пленкой, например, силицида вольфрама с помощью магнетронного распыления. Рекомендуемая толщина пленки может составлять 20…30 Å, а средний размер зерна пленки WSi находится на уровне 5 Å.
Измерение морфологических характеристик поверхности материалов
Тщательно подготовленные образцы с заданным размером, устанавливаются в микроскоп СММ-2000. Исследование проводится в одном из выбранных режимов СТМ или АСМ, с дальнейшей фиксацией полученных результатов в протокол.
Для исследования характеристик поверхности образца и дальнейшего отчета оператор (студент) должен проделать следующие шаги:
1. Закрепить/обновить СТМ-иглу;
2. Закрепить образец;
3. Установить СТМ-столик;
4. Включить микроскоп и компьютер со специальной программой для сканирования;
5. Выбрать нужные параметры сканирования;
6. Произвести исследование;
7. Сохранить полученные данные в форматах, необходимых в соответствии с заданием;
8. Выключить микроскоп, извлечь образец;
9. Оформить отчет.
Оператор имеет возможность производить обработку получаемых кадров (процентильная, медианная, матричная, конволюция, гауссовы и сдвиговые фильтры, междукадровая арифметика, сшивка кадров, спецфункции устранения наклона кадров и сбоев иглы, вычитания N-мерной функции подложки, вычленения мелких деталей и др.), а также всех видов анализа изображений (фурье, полный морфологический, корреляционный, автокорреляционный, фрактальный, анализ параметров шероховатости, гистограмм высот и др.). Описание этих функций находится во встроенной контекстно-зависимой функции Help.
Требования техники безопасности
При выполнении лабораторной работы имеется опасность поражения электрическим током. Поэтому необходимо строгое соблюдение следующих мер предосторожности.
- запрещается включение микроскопа без разрешения преподавателя или лаборанта.
- запрещается выполнять работу, если в помещении, где она проводится, находится только один исполнитель.
- к работе допускаются студенты только после инструктажа на рабочем месте.
- прежде, чем приступить к работе, необходимо убедиться в исправности прибора, режиме его работы и др.
- запрещается работа на установке с открытыми панелями и снятыми защитными крышками.
|
Рис. 1 – Микроскоп СММ-2000
|
Порядок выполнения работы включает два этапа. Первый предусматривает ознакомление с устройством микроскопа СММ-2000 и подготовкой его к работе (рис.1); второй – проведение исследований с помощью программно-аппаратного комплекса микроскопа.
Оборудование и принадлежность
Для исследования морфологических характеристик поверхности образцов используется сканирующий зондовый микроскоп СММ-2000, способный работать в двух режимах СТМ и АСМ. Устройство микроскопа включает следующие основные элементы: головка микроскопа, включающая якорь с пьезодвигателями; сканер, расположенный в центре якоря, и представляющий собой пьезотрубку с разделенными X, Y и Z электродами и верхним фланцем, к которому прикручивается держатель образца (рис. 2). Столик имеет возможность передвигаться как вручную, так и точными шагами (0,1 – 2 мкм) от компьютера. В комплекте предусмотрен оптический микроскоп МБС-10, предназначенный для «грубого» позиционирования иглы сканера.
Рис. 2 – Микроскоп СММ-2000, вид сверху
Внутри корпуса микроскопа СММ-2000 крепятся плита виброгашения (1,5 кг), на которую подвешиваются якорь со сканером и системой подачи иглы. При переносе микроскопа плита должна обязательно фиксироваться к корпусу микроскопа с помощью двух винтов (рис. 3). Во время установки образца и столика необходимо закрутить накидную гайку якоря (см. рис. 2).
Рис. 3 – Микроскоп СММ-2000, вид снизу
Рис. 4 – Микроскоп СММ-2000, вид внутри
Электроника микроскопа включает: плату поддержания заданного значения сигнала (плата ОС), предусилитель туннельного тока, плата управления атомно-силовым столиком, процессорная плата XYZ-перемещения столиков, блок питания (БП) и плата высоковольтных усилителей (рис. 4). БП преобразует напряжение питания от компьютера (ноутбука), к которому подключен микроскоп, в прецизионные низковольтные и высоковольтные питания для схем микроскопа. Подключение к компьютеру осуществляется при помощи кабеля с процессорной PCMCIA-платой или через шину PCI с платой «PCI- PCMCIA bridge».
Закрепление и обновление СТМ-иглы. СТМ-игла представляет собой отрезок тянутой платиновой проволоки диаметром 0,2…0,5 мм и длиной 12…14 мм, впаянный одним концом на 1…2 мм внутрь тонкостенной трубки из нержавеющей стали длиной 8…12 мм с внешним диаметром 0,8-0,05 мм. Пайка осуществляется припоем типа ПОС-61 (без канифоли) с предварительным смачиванием кончика нержавеющей трубки ватным тампоном, намоченным ортофосфорной кислотой, с тщательной промывкой в горячей воде после пайки. Далее трубка с иглой крепятся в отверстии винтом (рис. 5, а). Винт имеет полусферический конец, которым он давит на трубку. Обновление иглы производится путём обрезания небольшого кончика иглы миниатюрными прецизионными ножницами, прилагающимися в комплект микроскопа (рис. 5, б). Ножницы необходимо использовать только для отрезки игл и хранить в упаковке во избежание загрязнений, которые переходят на иглу при срезе.
а б
Рис. 5 – Крепление (а) и обновление (б) СТМ-иглы в СТМ-столике
Крепление образца в СТМ-столике. До закрепления образца в СТМ-режиме желательно сначала проверить наличие электропроводности на поверхности образца. Для этого надо взять тестер (прилагаемый в комплект поставки или другой), установить его на режим прозвонки (значок «сигнала», если нет прозвонки – на режим измерения сопротивления до 10 кОм), и легко прикоснуться щупами к поверхности образца в двух точках на расстоянии 1…2 мм, не притирая их к образцу. Режим СТМ будет работать, если таким образом измеренное сопротивление меньше 1 кОм. В случае если измеренное вышеуказанным способом более 1 кОм, но не более 20…50 кОм, можно попробовать получить кадр. Если сопротивление более 100 кОм, рекомендуется покрыть образец тонкой проводящей пленкой.
На подготовленный образец, в СТМ-режиме необходимо подать напряжение с помощью фигурных пружинок (рис. 6, а). Держатель с образцом надо прикрутить к фланцу сканера (рис. 6, б). При этом нельзя прилагать боковых усилий на сканер, т.к. он представляет собой тонкостенную хрупкую пьезотрубку и может треснуть в основании. Крутильные усилия и вертикальный нажим сканер выдерживает. Фланец сканера имеет центральную выемку, резьба начинается за ней. Поэтому держатель образца можно сначала положить винтом в выемку и потом начинать закручивать с небольшим усилием дозакрутки.
а б в
Рис. 6 – Крепление образца пружинкой, вид сверху (а); установленный образец без СТМ-столика (б); винт каретки СТМ-иглы на СТМ-столике, до его установки (в).
Установка СТМ-столика. Ввиду опасности смятия иглы при резком контакте с образцом необходимо предварительно приподнять иглу каретки СТМ-иглы выкручиванием винта на 2-3 оборота от предыдущего состояния (рис. 6, в). Наиболее важным является, чтобы «ползун» системы приближения иглы к образцу имел запас хода. Для этого необходимо поднять его в максимально верхнее положение с помощью программы микроскопа «Scan Master». Необходимо включить микроскоп иконкой «Z» или через «Scan» – «SMM-2000N Control Panel», далее на кнопке «Back Z» нажать правую кнопку мыши (надпись на кнопке поменяется на «Park Z»), и, не отжимая правую кнопку мыши, щелкнуть на левой кнопке, только после этого отжав правую. Эти операции являются обязательными при каждом обновлении СТМ-иглы.
После установки столика можно установить иглу над нужным местом на образце. Зазор между образцом и стенками центрального отверстия в СТМ-столике должен оставаться зазор не менее 1 мм (рис. 7, а). Стремиться сделать зазор между иглой и образцом как можно меньше не следует, т.к. вершина СТМ-иглы не видна, и она может уже «врубиться» в образец, что глазом не видно. Можно оставлять зазор 0.2 – 0.5 мм (рис. 7, б).
а б
Рис. 7 – Установленный СТМ-столик с зазором до образца (а);
зазор между иглой и образцом (б).
Включение и настройка СТМ-режима. Если микроскоп перед установкой столика был выключен, необходимо его снова включить. На дисплее возникнет контрольная панель микроскопа СММ-2000, на которой находятся все органы управления микроскопом (рис. 8).
Рис. 8 – Контрольная панель микроскопа в режиме СТМ – до подвода иглы (слева) и после подвода (справа)
Выбор СТМ-режима «It» микроскопа производится путём перебора режимов кнопками «Mode» в правом верхнем углу. При этом на всей контрольной панели меняется только небольшая область под надписью «Mode».
Для назначения туннельного тока «I0» необходимо определить шкалу – диапазон тока и внутри этой шкалы назначить одно из 16-ти возможных дискретных значений тока. Для назначения напряжения «U (mV)» между образцом и иглой надо отдельно назначить полярность подающегося на образец напряжения и величину напряжения по абсолютному значению в диапазоне от 0 до 5000 мВ. Например, на неокисленных металлах и графите напряжения можно назначать из всего возможного диапазона. При этом желательно не выбирать низкие значения, т.к. усиливается шум.
Выбор области сканирования. На контрольной панели микроскопа расположены для удобства друг под другом в столбец семь кнопок управления микроскопом (Frame – XYmove – Zappr – Step – Scan – Stop - Back), последовательное прохождение которых и представляет собой работу за микроскопом с целью получения кадров.
Кнопка «Frame» отвечает за появление двухмерного окна, предназначенного для назначения рамки области сканирования и отображения кадров. Размеры виртуального кадра соответствуют размеру максимально возможного на каждом конкретном микроскопе кадра (в данном случае 16 мкм / 16 мкм / 2 мкм). Для того чтобы назначить рамку с физическим размером меньше максимального кадра, надо увеличить кадр-сетку кнопкой в виде лупы. По умолчанию количество точек в выбранной рамке равно 550 х 550 точек. Цифровое разрешение можно увеличить, например, для метрологии или для получения карты участков электронных чипов. Для этого надо в окне управления микроскопом («SMM-2000N Control Panel») увеличить параметр Dens – плотность точек. Так можно снять кадр до 64 000 х 64 000 точек. В подстроке можно увидеть сколько потребуется времени на его снятие. Кроме того, этот кадр будет записан в файл очень большого размера (до 8 Gb). Размер максимального кадра можно уменьшить в 75 раз, например, с 16 х16 мкм до 0.213 х 1.213 мкм.
Выбор параметров сканирования. Сканирование строчки кадра происходит следующим образом. Продвижение по строчке всегда осуществляется «элементарными» шагами, величина которые регулируется параметром «Step». В высоковольтном СТМ-режиме желательно задавать как можно меньшие элементарные шаги.
На каждом «элементарном» шаге игла делает задержку, регулируемую кнопочками от параметра «V (скорость сканирования)». Диапазон задержки составляет от 10 мкс до 1000 мкс. Регулируя параметр «V», надо всегда иметь в виду, что он зависит и от задержки, и от величины элементарного шага. Для увеличения «V» желательнее уменьшать задержку, а не увеличивая шаг.
По приходу элементарными шагами в каждую точку измерения в первую очередь выполняется задержка «Delay». Эта задержка необходима для того, чтобы немного запаздывающее (инерция механики, крип-эффект керамики) за подачей управляющих напряжений механическое перемещение иглы было устранено при приходе в точку измерения. Обычно достаточно задержки Delay в 10-30 мкс.
Далее в каждой точке измерения производится подряд несколько измерений значений высоты. Количество этих измерений задаётся параметром «Meas». Далее производится фильтрация этих измерений. Измерения производятся быстро, каждое измерение занимает 20 мкс, поэтому увеличение количества измерений Meas не сильно сказывается на увеличении времени сканирования кадра. Обычное значение Meas – 16.
Перед запуском подвода иглы к образцу желательно проконтролировать назначенное значение ещё одного параметра – быстродействия системы поддержания заданного сигнала (в случае СТМ – туннельного тока). Это параметр «Tau (ms)». Этот параметр зависит и от конкретного микроскопа, и от режима СТМ или АСМ. На микроскопах с полем 16/16 мкм в СТМ-режиме этот параметр обычно устанавливают равным 88 мс (флажок fast отключен), в режиме АСМ с лазером 2 мВт – 44 мс (флажок fast отключен), а с лазером 5 мВт – 12 мс (флажок fast включен). Дальнейшая подстройка этого параметра в случае необходимости производится при сканировании.
Подвод иглы к образцу. Для подвода иглы к образцу надо выполнить две основные процедуры – «нацеливание» иглы по координатам X, Y на начальную точку назначенной рамки сканирования (кнопка «XY move») и подвод иглы по Z (кнопка «Z appr»). Перед запуском следующей процедуры Zappr надо проконтролировать измеряемое состояние Z координаты сканера, выводящееся во второй сверху строчке окна управления микроскопом – среднее значение в нанометрах и среднеквадратичное отклонение в Ангстремах. Так как игла ещё далеко от образца, среднее значение должно быть близко к максимальному значению отклонения сканера по Z, т.е. в районе 900…999 нм.
Сканирование образца и настройка параметров. После успешного подвода СТМ-иглы можно нажимать кнопку «Scan». При этом появляется новое 2D-окно с серым кадром, равным по размеру назначенной рамке сканирования. После сканирования первой строчки, которая уже должна быть отображена в 2D-окне, сначала вычисляется полный разброс высот в этой строчке. Минимальному значению Z в строчке присваивается чёрный цвет, а максимальному – белый цвет, а на все остальные значения Z равномерно распределяются все серые градации чёрно-белой палитры.
При сканировании допускается использовать изменение различных параметров с целью получения наилучшего качества кадра. К параметрам, которые можно настраивать в процессе сканирования, относятся следующие параметры:
параметры режима: для СТМ - I0(nA) (величина и шкала) и U (знак и величина), для АСМ – F0 (только величина)
функции обработки кадра при сканировании (фильтры): кнопки «М», «S», «Т»
шаги иглой «Step», «+» и «–»
параметры сканирования: «Step», «V», «Delay», «Meas»
быстродействие обратной связи: «Tau» с кнопкой «fast»
для остановки процесса сканирования кнопка «Stop»
Чтобы удостовериться в истинности объектов, отрисованных на кадре, можно, перезапустить сканирование кнопкой Scan после окончания сканирования кадра без выбора новой рамки и после получения нового кадра сравнить его с предыдущим. Второй кадр должен быть похож на первый. Однако при этом второй кадр всегда имеет и некоторые допустимые отличия от первого кадра. Для повторного сканирования используется функция «Autoscan» и «Double Scan». При повторном автоматическом сканировании для сохранения каждого кадра необходимо назначить галочку в кнопке «Save each». Каждый кадр будет сохраняться под именем с автоматическим инкрементированием номера.
Выход из режима сканирование. Для выхода из режима сканирования при смене образца или иглы, для окончания работы за микроскопом, необходимо предварительно отвести иглу от образца на безопасное расстояние. Для этого надо нажать на кнопку «Back» и проконтролировать значение Z(nm). После этого микроскоп можно выключить нажатием на правую верхнюю кнопку выключения «SMM-2000N Control Panel».
Установка кантилевера в АСМ-столик. В микроскопе СММ-2000 могут применяться кантилеверы производства разных фирм (Veeco, США, марки MSCT-AUNM; MikroMasch), предназначенные для контактного АСМ-режима. Лучше выбирать кантилеверы с длинными (более 200 мкм) и мягкими балками, например, из нитрида кремния, жёсткость менее 0.05 Н/м. Указанные марки кантилеверов имеют пять балок с одной стороны и одну балку с другой стороны (рис. 8, а).
В микроскопе СММ-2000 у кантилеверов MSCT-AUHV используется балка А (одна с одной стороны), а также балки С и D (две из пяти балок на другой стороне). Балка В тоже может быть использована, но на ровных образцах, т.к. она не треугольная и испытывает кручения при попадании её острия на боковые склоны объектов, из-за чего форма объектов искажается. Остальные балки не используются, т.к. они короткие, и от них трудно получить хороший отклик лазерного луча (рис. 8, б).
а б
Рис. 8 – Электронная микрофотография кантилеверов MikroMasch (а);
схема измерения в АСМ-режиме (б)
Для установки кантилевера необходимо перевернуть АСМ-столик, положить его на мягкую прокладку (поролон или пористая резина толщиной 2-5 мм) полированными ножками (которыми он ставится на шарики ползуна) вверх и открутить винт под треугольной пружиной, прижимающей кантилеверы (рис. 9). Винт легко вывинчивается до тех пор пока его шляпка не коснётся пружины.
Рис. 9 – Установка кантилевера под пружину на столике – кантилевер
на площадке, винт отжат, и кантилевер под пружиной
Далее его надо отвинчивать с усилием пока конец пружины не приподнимется над кантилевером на 0,3…0,5 мм. Старый кантилевер надо вытолкать острым инструментом (отвёрточкой, тонким пинцетом) на площадку рядом с пружиной (справа или слева), а потом взять его пинцетом и убрать его с АСМ-столика. Пинцет должен быть очень чистым, чтобы кантилевер не пристал к концам пинцета и его не приходилось стряхивать с вероятной поломкой балок.
Далее необходимо затолкать кантилевер под пружину, не приподнимая его, чтобы иголки с той стороны, которая заходит под пружину, не обломались об нее. Глубина заталкивания должна быть такой, чтобы балки той стороны, которые под пружиной, оказались примерно в центре отверстия в пружине. Если заталкивать кантилевер чуть глубже, это может помочь в дальнейшем для работы с более короткими кантилеверами – тогда на них попадает больше площади от лазерного луча. После установки кантилевера под пружиной надо закрутить отжимающий её винт – сначала с усилием, пока его шляпка не оторвётся пружины, зажавшей при этом кантилевер, далее крутя винт свободно, пока он не дошёл до конца, и в конце с небольшим усилием зафиксировать винт, чтобы он не дрожал при сканировании.
В АСМ-режиме, как и в СТМ-режиме, используется магнетронное напыление тонких плёнок для уравнивания заряда поверхности образца. Все незакреплённые частицы и атомы, органическая грязь, и сами органические и биоорганические объекты закрываются этой плёнкой и не загрязняют иглу. Если на поверхности образца есть электрические домены (пьезокарамика, кварц), то из-за электростатических сил балка кантилевера может то отталкиваться с отрывом иглы от образца, то сильно притягиваться к образцу с опасностью слома иглы, АСМ-режим на таких образцах не работает. Покрытие их проводящей плёнкой силицида вольфрама уравнивает электрические потенциалы на поверхности.
|
Рис. 10 – Закрепление образца на держателе образца (сканере) |
Установка и настройка АСМ-столика. До установки АСМ-столика в микроскоп необходимо, как и в случае установки СТМ-столика, предварительно поднять ползун в максимально верхнее положение и далее выключить микроскоп, чтобы устанавливать столик, когда на микроскоп не подано высоких напряжений (процедура аналогична установке СТМ-столика).
а б
Рис. 11 – Вид установленного, включенного и настроенного АСМ-столика: видны «зарево» и «звёздочка» на установленном бумажном экране (а); настройка на середину фотодиода: половинка «звёздочки» на экране, закрывающем половину фотодиода (б)
После установки столика можно взять разъём от столика и воткнуть его в гнездо справа спереди в окне микроскопа, совместив две белые точки. Если подсоединить наоборот, столик работать не будет, не зажжется лазер, но это к поломке не приведет. При этом пружинка-проволочка, идущая от разъёма, не должна натягиваться.
Для настройки оптической схемы АСМ-столика надо вырезать экран в виде небольшой полоски бумаги шириной 12…14 мм и длиной 50…70 мм, и подсунуть его под все оси на АСМ-столике, прикрыв им фотодиод на столике (рис. 11, а). На этом экране можно наблюдать отклик от кантилевера ввиду уникальной оптической схемы, применённой в микроскопе СММ-2000.
Луч лазера, пройдя через фокусирующие линзы в теле АСМ-столика, сначала попадает на первое зеркало, которое поворачивается в вертикальной оси рычажком от винта 2. Далее луч идёт на второе зеркало, которое поворачивается в горизонтальной оси рычажком от винта 1, и далее попадает на «спину» кантилевера – обратную относительно иголок сторону кантилевера, покрытую золотом для наилучшего отражения луча. На бумажном экране, находящемся примерно в 50 мм от кантилевера, возникает увеличенное примерно в 100 раз изображение балок кантилевера, хорошо просматриваемое глазом. Отражённый от балки кантилевера луч проходит также два зеркала – одно поворотное в горизонтальной оси (винт 4) и второе поворотное в вертикальной оси (винт 3) – и попадает на четырёхквадрантный фотодиод или на закрывающий его бумажный экран.
Наведение луча от лазера на нужную балку на кантилевере производится винтом 1. Сначала надо привести луч кантилевера на тело АСМ-столика, под которым и к которому прикреплён кантилевер, т.е. увести луч лазера от балок кантилевера сначала на тело кантилевера, а потом ещё на 0,5 мм дальше, на тело АСМ-столика. Крутить винты на АСМ-столике надо, придерживая столик от бокового сползания и поворота, не давя на него чтобы не проскользнул вниз ползун и кантилевер при этом не въехал в образец.
Питание лазера подводится к нему непосредственно от компьютера и не выключается. Это сделано для возможности настройки столика без включения всех остальных питаний микроскопа. Но из-за того, что лазер имеет ограниченный 1000 часами режим одномодовой работы (после этого он переходит в многомодовый режим и постепенно гаснет), необходимо после сканирования в АСМ-режиме снимать столик и обрабатывать полученные кадры без него.
Винтом 2 установить лазер примерно по центру кантилевера, чтобы, если далее луч вести к балкам, он бы попал по центру балок. Далее винтом 1 надо начинать вести луч лазера в сторону балок, следя за экраном. Когда луч сойдёт с тела АСМ-столика на тело кантилевера и подойдёт к его краю, где балки, отражение от края кантилевера даст горизонтальное «зарево» на экране. Надо смещать лазер дальше к балкам, и, когда он попадёт на них, над заревом на экране возникнут одна или две звёздочки. Это отражения от балок кантилевера.
Четыре квадранта фотодиода, каждый размером 1 х 1 мм, попарно объединены, а итоговый сигнал от фотодиода – это разность между интенсивностью света, пришедшей на оба верхними квадранта, и интенсивностью света, пришедшей на оба нижних квадранта. Поэтому для того чтобы сигнал от перемещения звёздочки (отражения от балки) был сильным, надо чтобы эта «звёздочка» была яркая и не больше 1,5 мм по высоте. При работе с ровными образцами, где необходимо повышенное разрешение по вертикали, приходится выключать сторонние источники света.
После получения нужной формы звёздочки, её нужно направить примерно на центр фотодиода. Для этого бумажный экран вынимают, чтобы он заслонял только половину фотодиода (рис. 11, б). Винтом 3 ориентируют звёздочку на центр в горизонтальном направлении без особой точности.
После этого винтом 4 сдвигают звёздочку в вертикальном направлении так, чтобы половина звёздочки попала на экран-бумажку, граница которой совпадает с серединой фотодиода. Этого точно также делать не надо, т.к. более точная настройка этого вертикального нацеливания будет производиться по числам на дисплее после включения АСМ-режима.
АСМ-режим нечувствителен к электромагнитным помехам, поэтому крышку микроскопа закрывать не требуется.
Включение и настройка АСМ-режима. После ручной настройки АСМ-столика необходимо включить АСМ-режим и донастроить АСМ-столик. Для этого включают окно управления микроскопом «SMM-2000N Control Panel» и кнопками Mode в правой верхней части этого окна устанавливают «F» - режим АСМ (рис. 12). Под надписью Mode вместо параметров СТМ-режима появляются параметры АСМ-режима. Из них следует пользоваться только двумя параметрами - F(nN) и F0(nN). Остальные параметры надо оставить в том же состоянии.
Рис. 12 – Окно управления микроскопом в режиме АСМ: слева - до подвода;
справа – сразу после подвода
Параметр F(nN) – это сигнал с фотодиода, соответствующий углу изгиба нажимающего на образец кантилевера, соответствующий силе нажима иглы на образец. Параметр F0(nN) – это смещение сигнала с фотодиода АСМ-столика, задающееся оператором, которое при включённой кнопке «FB» (должна быть всегда включена) должно поддерживаться на постоянном уровне после подвода иглы к образцу - при стоянии в точке и при сканировании. Обычно используются значения F0(nN) от 5 до 30. Чем меньше F0(nN), тем меньше сила нажима на образец и тем хуже будет отслеживание рельефа образца, однако эти малые значения F0(nN) нужно использовать на мягких образцах.
Для более точной настройки, придерживая АСМ-столик, сначала надо покрутить винт 4 в одну и другую сторону и найти по сигналу F(nN) точку перебега звёздочки через центр фотодиода. При этом F(nN) будет резко (за 0,5…2 оборота винта) перебегать из одного края диапазона в другой, примерно с +1800 на –1800. Когда значение F(nN) будет больше примерно +600…+700 (при F0(nN) = 20), значение Z(nm) координаты сканера в окне управления микроскопом «SMM-2000N Control Panel» переключится также с «минус максимума» на «плюс максимум». После этого тем же винтом 4 надо установить значение F(nN) на уровне от –1000 до –400 внутри этого диапазона. Шум установленного сигнала F(nN) будет значительным из-за флуктуаций воздуха. Из-за этого надо установить сигнал F(nN) до подвода к образцу не в 0, а немного в отрицательную область, чтобы не подстраивать смещение этого сигнала вблизи образца при подводе.
Подвод и сканирование в АСМ-режиме. Подвод иглы к образцу в АСМ-режиме осуществляется так же, как и в СТМ-режиме.