4.2.3. Анализ изображений
После сканирования изображения поверхности исследуемого образца и последующей его обработки появляется возможность проведения анализа данных.
Анализ данных включает в себя целый ряд процедур: построение сечений, измерение расстояний, построение изолиний, измерение углов, измерение длин протяженных объектов, построение трехмерных изображений, нахождение объектов, измерение шероховатости, Фурье-анализ, построение гистограмм распределения по высоте, и т.д.
Функции обработки и анализа данных, реализуемые программным обеспечением FemtoScan Online приведены в таблице 2.
Рассмотрим наиболее часто используемую процедуру – режим построения сечений (выбираем режим из списка команд, который появляется при нажатии правой кнопки мыши на АСМ - изображении).
Построение сечения поверхности выполняется в режиме Section. Для выполнения операции надо нажать левую кнопку мыши и, не отпуская, провести линию сечения. Как только кнопка мыши будет отпущена, появится окно, содержащее профиль поверхности вдоль указанной линии (рис.14). Одновременно с сечением можно увидеть и его спектр. Для этого, когда сечение активно, в меню View напротив надписи Spectrum должна стоять галочка. Красным цветом в поле спектра нарисован спектр мощности, а синим – спектр фазы.
Рис. 14. Сечение элемента поверхности.
Более подробное описание работы с сечениями смотрите в «Руководстве пользователя» программы Femtoscan Online.
По краям окна сечения находятся две пунктирные линии, передвигая которые (с помощью левой кнопки мыши), мы можем измерять расстояния (по оси x)и высоту (по оси y) на построенном профиле. Одновременно на двумерном изображении на линии сечения будут двигаться два красных треугольника, соответствующие положению линий.
Задание 1
Методика удаленного доступа к работе АСМ Femtoscan Online .
Режим Client.
Получение АСМ - изображения поверхности калибровочной решетки TGZ02 в режиме Online:
Запустить программу FemtoScan Online.
Подключиться к серверу в режиме Client (меню SPM/Connect as Client).
Наблюдать сканирование образца в режиме Online.
Получить скан поверхности.
Сохранить его (File/Save All или Save As).
Произвести отключение от сервера (команда Disconnect Client меню SPM)
Задание 2
Обработка и анализ АСМ - изображения.
Объект исследования - тестовая калибровочная решетка с субмикронными размерами TGZ02, представляющая собой последовательность прямоугольных ступенек SiO2 известной высоты, расположенных с шагом 3.0 мкм на пластине кремния (рис.15). Поверхность пластины покрыта Si3N4.
Рис. 15. АСМ изображение калибровочной решетки TGZ02.
Номинальные значения параметров решетки TGZ02 – высота ступеньки 98…104±1.5нм, период решетки 3.00±0.01 мкм.
|
Тестирование является обязательной процедурой для любых измерительных приборов. Полученное АСМ изображение калибровочной решетки сравнивают с номинальными параметрами. Это позволяет выбрать оптимальные параметры сканирования и обеспечить достоверность результатов при определении масштабов нанообъектов.
|
1. Получить АСМ изображение поверхности калибровочной решетки TGZ02 в режиме Online (или получить у преподавателя готовый файл).
2. Провести обработку изображения:
|
№ п/п |
Процедура обработки изображения |
Команда (меню Mathematics) |
Кнопки |
|
1 |
Усреднение по строкам |
Adjust Scan/By Selection |
|
|
2 |
Вычитание поверхности среднего наклона |
Planefit |
|
|
3 |
Вычитание поверхности среднего наклона второго порядка |
Parabolic Fit |
|
|
4 |
Усреднение |
Average |
|
|
5 |
Медианная фильтрация |
Median |
|
Список команд также появляется при нажатии правой кнопки мыши на изображении.
3. Построить гистограммы (команда HistogramменюOperations) после каждой процедуры обработки изображения.
Провести сравнительный анализ гистограмм в зависимости от метода обработки изображения.
4. Провести анализ изображения поверхности:
|
№ п/п |
Процедура анализа изображения |
Команда |
|
1 |
Выделить характерный участок поверхности |
Selection |
|
2 |
Увеличить его в 2 или 4 раза |
Linear Spline |
|
3 |
Построить сечения вдоль и поперек ступенек. |
Section или Line Selection |
|
4 |
Измерить характерные размеры - высоту ступенек и период решетки |
Distance или передвигая две пунктирные линии, находящиеся по краям окна сечения |
|
5 |
Построить 3х-мерное изображение поверхности |
Build 3D View |
5. Сравнить измеренные параметры решетки с номинальными значениями.
6. Сохранить полученные результаты (команда Edit\Copy).
7. Произвести отключение от сервера (команда Disconnect Client меню SPM)
8. Все результаты представить в отчете в электронном виде (файл MS Word).