Итоговая работа (Практика в Лаборатории биофизических и специальных информационно-измерительных систем), страница 5

5 Результаты экспериментальных исследований

В ходе выполнения экспериментальной части практики (рисунок 26) было проведено испытание оптического конфокального микроскопа фирмы Veeco c помощью меры МШПС-2.0К.

Рисунок 26 – Выполнение мной измерений на конфокальном микроскопе Veeco VCM-200

Целью данной работы является определение измерительных возможностей и оценка качества визуализации объекта оптическим конфокальным микроскопом.

Меры ширины и периода специальные типа МШПС-2.0К, разработанные ОАО «НИЦПВ», относятся к классу мер рельефных нанометрового диапазона и предназначены для передачи размера единицы длины в диапазоне 10^-9 ÷ 10^-4 м и калибровки (поверки) оптических ближнего поля, растровых электронных, сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов и других средств измерений малой длины. Область применения: микро-, опто-, наноэлектроника, нанотехнология, микромеханика, фармацевтика и микробиология, производство полимеров и генная инженерия, создание наноструктурных материалов, оснащение органов государственных и метрологических служб.

Мера МШПС-2.0К представляет собой совокупность пяти групп рельефных шаговых структур на поверхности квадратной кремниевой монокристаллической пластины со стороной не более 10 мм, поверхность которой ориентирована параллельно кристаллографической плоскости (100).

Мера состоит из пяти одинаковых групп шаговых структур по три структуры в каждой группе, имеет маркерные линии и цифры, позволяющие однозначно находить измеряемый элемент рельефа.

Геометрическая форма элемента рельефа шаговая - трапеция с заданным углом наклона боковых сторон относительно плоскости нижнего основания, равным 54,7°. Схема ее профиля представлена на рисунке 27.

Характеристики меры:

Номинальное значение шага шаговой структуры 2,0 мкм

Значение ширины верхнего основания выступов, b_u 597 нм

Значение высоты выступов, h 565 нм

Рисунок 27 – Схема профиля рельефной меры

Последовательный ряд изображений меры в порядке возрастания кратности увеличения приведен на рисунке 28, а трехмерное изображение – на рисунке 29.

1. Объектив 10х 2. Объектив 20х

3. Объектив 50х 4. Объектив 100х

Рисунок 28 – Ряд изображений в порядке возрастания кратности увеличения

Рисунок 29 – Трехмерное изображение меры

Измерения проводились при:

- температуре 21 ^оС;

- относительной влажности 60%;

- атмосферном давлении 741 мм. рт. ст.

Система конфокального микроскопа позволяет строить профиль сечения на любом интересующем участке полученного изображения. С помощью данной системы попытаемся оценить высоту выступов шаговой структуры рельефа меры путём построения профиля в сечении А-А (рисунок 30).

Рисунок 30 – Построение профиля сечения А-А

Изображение основания рельефной структуры не имеет плоской формы, что не соответствует действительности, т.к. горизонтальная плоскость меры соответствует кристаллографической плоскости (100).

Значение высоты профиля было определено как среднее значение из следующего массива данных измерения (таблица 8):

Таблица 8 – Измеренное значение высоты профиля

Среднее значение равно 0,560 мкм. Паспортное значение высоты – 565 нм. Учитывая сагиттальное разрешение микроскопа – 10 нм, испытание прошло успешно.

Протокол испытаний – см. Приложение А.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения практики были проведены следующие работы.

Было принято участие в испытании оптического конфокального микроскопа Veeco VCM-200 с помощью меры ширины и периода специальной типа МШПС-2.0К, а также проведены измерения размеров частиц коллоидного раствора на приборе динамического рассеяния света Malvern Zetasizer ZS Nano. Было изучено руководство по эксплуатации ближнепольного микроскопа фирмы WITec. Изучены методики выполнения измерений, препаратоподготовки. Получены знания в области метрологического обеспечения нанотехнологий, обеспечении единства измерений в Российской Федерации. По результатам измерений составлен протокол.

Таким образом, задачи производственной практики выполнены полностью. Качество работ было оценено на «отлично», что отражено в характеристике.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. «Концепция развития в РФ работ в области нанотехнологий на период до 2010 года» 2006 г. ФАНИ, РАН, Минпромэнерго.

2. Об обеспечении единства измерений [Электрон. ресурс] : федер. закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ (ред. от 18.07.2011 № 242-ФЗ) - КонсультантПлюс: Версия Проф. – Электрон. дан. и прогр. - Консультант Плюс. - М., 1997-2011. - Режим доступа: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=77904, свободный. - Загл. с экрана.

3. Чистые помещения: проблемы, теория, практика / под ред. А. Е. Федотова. – М.: АСИНКОМ, 2003. – 576 с.: ил.

4. Microscopy apparatus. United States Patent US3013467 [Электрон. ресурс] – Web-сайт «Patent Searching and Invention Patenting Information» - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.freepatentsonline.com/3013467.pdf, свободный. – Загл. с экрана. – Яз. англ.

5. Veeco VCM-200 Конфокальный микроскоп [Электрон. ресурс] – Web-сайт «Лаборатория измерений параметров и свойств нано- и микрообъектов» - Электрон. дан. – М. – Режим доступа: http://subnano.ru/tools/VCM200/VCM200.htm, свободный. – Загл. с экрана.

6. Штейн Г.И. Руководство по конфокальной микроскопии - СПб: ИНЦ РАН, 2007. - 77 с.; ил.