СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР II. Учебное пособие

В результате подстройки коэффициенты Scale, Bias для каждого датчика будут подобраны таким образом, чтобы сигнал с датчика изменялся в диапазоне ±7 В.

По окончании подстройки кнопка Пуск примет первоначальный вид. Процедура подстройки датчиков занимает около 1 2 минут.

Калибровка сканера

Калибровочная решетка TGZ2 представляет собой набор полос высотой 107±2 нм с периодом 3.0 мкм (Рис. 8-12). Для калибровки по оси X (Y) следует расположить решетку так, чтобы ее направление периодичности совпадало с осью

X (Y).

Рис. 8-12. Размеры калибровочной решетки TGZ2

Калибровка заключается в получении изображения поверхности калибровочной

решетки, сравнении полученных данных о периоде и высоте решетки с эталонными и затем корректировке калибровочных коэффициентов сканера в соответствии с полученными значениями.

Если в дальнейшем предполагается проводить измерения с включенными датчиками положения, то и калибровать сканер нужно с включенными датчиками,

если предполагается проводить измерения без датчиков, то при калибровке следует выключить обратную связь по датчикам XY.

В данной работе сканер калибруется для работы с датчиками положения.

Сканирование калибровочной решетки

2.Включите обратную связь по XY ().

3.Настройте частоту генератора (окно Рез о нанс ).

4.Подведите образец к зонду:

a. Откройте окно видеокамеры кнопкой .

b. Откройте окно подвода кнопкой . Подведите образец к зонду на

расстояние около 1 мм. Для этого, наблюдая за зондом по изображению, выводимому с видеокамеры, нажмите кнопку . Остановите подвод повторным нажатием кнопки , когда на изображении появится отражение зонда.

c. Замкните цепь обратной связи ().

8-12

Лабораторная работа № 8

d.Задайте начальные значения параметров:

○SetPoint – 80 % от амплитуды свободных колебаний зонда;

○Gain – 0.5 – 2.

g.Если после окончания подвода возникла генерация (амплитуда колебаний Mag больше, чем ~5 % от начального сигнала Mag), уменьшите Gain до 0.5÷0.7 от значения Gain при котором генерация исчезает.

4.Для проверки калибровок по оси X отсканируйте калибровочную решетку при следующих условиях:

●При калибровке сканера по направлениям X и Y, на геометрические размеры получаемого изображения влияет высота расположения

измеряемой поверхности образца над поверхностью предметного столика сканера. Поэтому перед сканированием следует проверить правильность

задания высоты образца. Для калибровочной решетки, установленной на металлической подложке, значение параметра Выс о та образца задается равным 0,5 мм. Чтобы проверить значение заданной высоты образца

откройте окно Операции; на вкладке Сканирование откройте дополнительную панель кнопкой (Рис. 8-13).

●Направление быстрого сканирования должно совпадать с направлением периодичности решетки с точностью до нескольких градусов. В нашем

случае направление периодичности совпадает с осью X и, таким образом, в списке Направление на панели дополнительных операций следует

●в качестве регистрируемого сигнала должен быть выбран SensHeight

(Рис. 8-13).

Рис. 8-13

8-13

СЗМ НАНОЭДЬЮКАТОР II. Учебное пособие

●Сканирование осуществляется по максимальной области сканирования (устанавливается при помощи ползунка, см. Рис. 8-14).

Рис. 8-14. Установка максимального размера поля сканирования по оси X

●Для корректной обработки результатов измерений число точек сканирования по каждой из осей должно быть кратно 2n. Желательно, чтобы число точек было равно 512×512. Чтобы задать число точек по каждой из осей, в списке выбора единиц измерений параметра Размер, выберите т чк (Рис. 8-15).

Рис. 8-15. Выбор числа точек сканирования

4.Поверните образец на 90º. Отсканируйте калибровочную решетку при тех же

параметрах, выбрав направление сканирования вдоль оси Y (например,

).

ВНИМАНИЕ! При снятии измерительной головки не забудьте выключить обратную связь и отвести зонд от образца.

5.Для проверки калибровок по оси Z:

a.Установите область сканирования 20×20 мкм;

b.Уменьшите скорость сканирования до 0,5 Гц.

c.Запустите сканирование. В процессе сканирования подберите параметры сканирования таким образом, чтобы хорошо прописывался край ступенек.

Для этого можно попробовать увеличить коэффициент усиления, увеличить рабочую точку, уменьшить скорость сканирования.

d.Отсканируйте область с подобранными параметрами сканирования.

6.Сохраните сканированные изображения, полученные для проверки калибровок по осям X, Y, Z.

8-14

Лабораторная работа № 8

Проверка калибровок

1.Откройте полученные изображения в программе Scan Viewer. Для этого выделите нужные фреймы в главном окне, щелкните правой клавишей мыши и в открывшемся контекстном меню выберите команду Анализ .

2.Проведите предварительную обработку изображений (вычитание плоскости, поверхности).

3.Определите период решетки по оси X одним из способов – с помощью метода Анал из сечений или с помощью Фурье-преобразования.

●Определение периода решетки с помощью метода Анал из сечений. Выберите метод Сечение  Анал из сечений. Для получения более

достоверных результатов рекомендуется усреднить данные сечения по 20–50 строкам. С помощью двойного маркера измерьте значение нескольких периодов в данном направлении и вычислите период решетки

(двойной маркер устанавливается с нажатыми клавишами <Ctrl + >).

●Определение периода решетки при помощи преобразования Фурье.

Выберите метод Ф урье  Ф урье-анал из. В окне метода из списка в левом нижнем углу выберите отображаемую функцию, при которой рефлексы на Фурье-образе видны наиболее четко. Измерьте величины пространственных частот соответствующих максимумам. Запишите рассчитанное значение периода решетки (отображается в левом верхнем углу).

3.Аналогичным образом определите период решетки по оси Y.

4.Определите высоту решетки при помощи гистограммы.

Откройте окно модуля гистограммы, выбрав в дереве методов Статистика 

Гистог рамма. На гистограмме плотности распределения значений высоты с помощью парного маркера (устанавливается при нажатых клавишах <Ctrl+ >) измерьте расстояние между максимумами. Полученное значение равняется средней высоте выступов решетки.

5.Сравните измеренные для каждой оси значения с эталонными (для решетки

TGZ2 эталонные значения составляют: период 3 мкм, высота 107 нм). Если отличие составляет более 3–5 %, следует изменить калибровочные параметры сканера по данной оси.

Изменение калибровочных параметров

1.В программе Nanoeducator 2 откройте окно настройки датчиков (кнопка ).

В окне приведены текущие калибровочные коэффициенты по каждой из осей. Значения калибровок для работы с замкнутой обратной связью по датчикам положения приведены в строке З П.

8-15