Глава 4. Контактная атомно-силовая микроскопия
4.5. Метод Модуляции Силы
4.5.1. Краткая характеристика метода
Для изучения локальной жесткости используется метод модуляции силы. В процессе сканирования на Z-секцию сканера подается дополнительное модулированное напряжение, совершающее вертикальные периодические колебания сканера. В соответствии с локальной жесткостью поверхности образца изменяются величина продавливания образца и изгиб кантилевера. На жестких участках поверхности вмятины от зонда будут маленькие, а величина изгиба кантилевера большой. На мягких же участках глубина вмятин увеличится, а величина изгиба кантилевера – уменьшится (Рис. 4-43).
Рис. 4-43
Отслеживание рельефа поверхности образца проводится с использованием усредненного изгиба кантилевера в системе обратной связи.
Метод модуляции силы широко используется при исследованиях полимеров, полупроводников, биообъектов, в особенности при исследованиях композитов.
4.5.2. Подготовка к измерениям
Метод постоянной высоты основан на методе постоянной силы, который подробно описан в разделе 4.1 «Метод Постоянной Силы» на стр. 74.
Предварительно, должна быть выполнена подготовка и проведены измерения рельефа поверхности по методу постоянной силы.
Основные операции при работе по методу постоянной высоты
1.Переключение прибора для работы по контактным методам
(п. 4.1.2 на стр. 75).
2.Установка начального уровня сигнала DFL (п. 4.1.3 на стр. 75).
3.Подвод образца к зонду (п. 4.1.4 на стр. 77).
101
СЗМ Solver PRO. Руководство пользователя. Основная часть
4.Установка рабочего уровня коэффициента усиления обратной связи
(п. 4.1.5 на стр. 80).
5.Установка параметров сканирования (п. 4.1.6 на стр. 81).
6.Сканирование (п. 4.1.7 на стр. 85).
7.Сохранение полученных данных (п. 4.1.8 на стр. 89).
8.Завершение работы (п. 4.1.9 на стр. 89).
После того, как были проведены предварительные измерения рельефа поверхности по методу постоянной силы, необходимо произвести настройку параметров для работы по методу модуляции силы.
4.5.3. |
Настройка параметров |
Выбор метода Force Modulation |
|
1. |
Перейдите в окно Scan (кнопка Scan на панели основных операций) |
|
(Рис. 4-44). |
Рис. 4-44
2.Выберите метод Force Modulation в меню Mode на панели управления окна
Scan (Рис. 4-45).
Рис. 4-45. Выбор метода Force Modulation
на панели управления окна Scan
#ПРИМЕЧАНИЕ. Программа автоматически подаст переменное напряжение генератора на Z-секцию сканера, установит границы для поиска резонансной частоты системы (сканер, образец и зонд), переключится на низкочастотный вход синхронного детектора и установит необходимые сигналы для измерения.
102
Глава 4. Контактная атомно-силовая микроскопия
Частотная настройка колебаний системы (сканер, образец, зонд)
Для поиска резонансной частоты системы выполните следующие действия:
1.Перейдите в окно Resonance (кнопка Resonance на панели основных операций (Рис. 4-46)).
Рис. 4-46. Панель управления окна Resonance
2.Отключите опцию Auto peak find.
3.Установите диапазон частот 5÷25 кГц.
4.Запустите процедру поиска резонансной частоты щелкнув на кнопку Run (обратная связь при этом должна быть включена).
В результате выполнения процедуры в окне осциллографа будет отображена частотная зависимость колебаний кантилевера (сигнал Mag) (Рис. 4-47).
Рис. 4-47
103
СЗМ Solver PRO. Руководство пользователя. Основная часть
5.Выберите параметр Frequency (Рис. 4-48), соответствующий одному из пиков.
Рис. 4-48
6.Добейтесь, чтобы высота выбранного пика была в пределах от 2÷5 нА. Для этого вы можете изменить напряжение генератора, параметр Amplitude (см. Рис. 4-46), или коэффициент усиления в синхронном детекторе, параметр Gain (см. Рис. 4-46) (усиление сигнала с фотодиода).
104