
- •Министерство образования и науки
- •Содержание
- •Теоретическая часть. Основные сведения о сканирующей зондовой микроскопии.
- •Области применения сзм.
- •2.Атомно-силовая микроскопия
- •2.1.Устройство и принцип работы асм Femtoscan Online
- •Силы взаимодействия между зондом и поверхностью
- •Кантилеверы
- •2.2.Контактный режим асм-микроскопии
- •2.3.Тестовые объекты.
- •2.4. Разрешение в асм
- •2.5. Шероховатость поверхности твердого тела
- •3. Артефакты асм
- •Методы устранения артефактов
- •Практическая часть
- •4.1.Структура программного обеспечения Femtoscan Online
- •4.2. Формирование и методы обработки асм-изображений
- •4.2.2. Обработка изображений
- •4.2.3. Анализ изображений
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Задание 3
- •Задание 4
3. Артефакты асм
При сканировании методом атомно-силовой микроскопии возможно появление аппаратных эффектов (артефактов), искажающих реальную картину.
Появление артефактов может быть вызвано рядом причин:
Во-первых, оказывает влияние форма зонда.
Например, если острие зонда скололось и зонд имеет несколько вершин вместо одной, то наблюдается двоение (троение и т.д.) объектов на изображении поверхности.
Боковая поверхность объекта искажается в случае сканирования тупым зондом (рис.5).
а) |
б) |
Рис.5. АСМ - изображение поверхности а) без искажений и б) при наличии артефактов.
Также необходимо учитывать уменьшение высоты объекта за счет деформации поверхности под воздействием зонда во время сканирования и уширение профиля исследуемого объекта.
Во-вторых, изображение АСМ может быть искажено из-за не отрегулированной системы обратной связи (ОС).
Если коэффициент усиления петли ОС будет слишком велик, то система может осциллировать, генерируя высокочастотный шум. Это может произойти как по всему изображению, так и быть локализованным около деталей поверхности с крутым наклоном. Возможно возникновение автоколебаний зонда, которые будут четко отражены на сканированном изображении.
С другой стороны, чрезмерное уменьшение коэффициента усиления обратной связи приводит к тому, что игла зонда не успевает отслеживать изменение рельефа поверхности образца. В крайнем случае, изображение теряет детали, появляется сглаживание или расплывчатость на изображении.
В-третьих, изменения в полученное АСМ - изображение может внести неквалифицированная обработка данных.
Сложные программы обработки изображений позволяют улучшать полученные изображения путем введения искусственных источников света, фильтрации окружающего шума и т.д.
Однако следует помнить, что небрежное обращение с полученными данными приводит к потере «истинного» рельефа поверхности и на АСМ - изображении появляются ложные детали
Методы устранения артефактов
Как показывает практика, в большинстве случаев сканированное изображение будет иметь те или иные артефакты. Чтобы убедиться в точности соответствия полученного изображения и структуры реальной поверхности исследуемого образца, необходимо выполнить следующие действия:
- повторить сканирование (убедиться в воспроизводимости результатов);
- изменить направление сканирования;
- изменить размер скана (убедиться, что масштаб деталей поверхности меняется должным образом);
- повернуть образец вокруг вертикальной оси и провести сканирование поверхности;
- изменить скорость сканирования (если на полученном скане присутствуют периодические или квазипериодические детали поверхности);
- изменить параметры цепи обратной связи.
После каждого нового сканирования сравнивают полученное изображение с предыдущим, и отмечают – какие изменения произошли на скане.
Таким образом, проводится уточнение информации о структуре поверхности исследуемого образца.
Кроме того, существуют специальные программы восстановления истинного изображения поверхности, основанные на компьютерной обработке АСМ - данных с учетом конкретной формы зонда.