AtomLab_labwork_6-1 (829318), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Последнее необходимо при исследовании образцов с уровнем шероховатостиповерхности близким к максимальному ходу сканера, поскольку позволяет избежать потери349© www.phys.nsu.ruтуннельного контакта, если поверхность оказывается далеко от иглы, или предотвратить «втыкание»иглы в образец, если игла оказывается слишком близко к образцу.U(mV) – задаваемое значение прикладываемого туннельного напряжения (в милливольтах),изменяется перемещением «бегунка», расположенного справа.I0(nA) – задаваемое значение туннельного тока, которое будет поддерживаться в ходесканирования системой обратной связи постоянным (режим постоянного тока). Значение изменяетсяперещелкиванием «мышкой» кнопок, расположенных справа от I0(nA).
Качество поддержания токаили стабильность системы контролируется с использованием окна I(nA) (смотри выше). В АСМ моде служит для задания оператором значения силы взаимодействия зонда с поверхностью образца(в условных единицах).I = 0 – перемещая бегунок можно выставить значение индицируемого измеряемого «нулевоготока» (т.е. тока в отсутствии туннельного контакта) I(nA) в район нуля (функция служитисключительно для удобства оператора).Scale – переключение режимов микроскопа: scale = 1 – СТМ; scale = 10 – АСМ.Measures – количество измерений в каждой точке сканирования (для построения конечногоизображения используется среднее арифметическое этих измерений).TStep(mks) – время задержки в точке (определяет скорость сканирования, желательно выбиратьне меньше 450, так как при быстром сканировании происходит быстрый механический изгиб сканера,что может привести к его повреждению).Density – плотность точек на скан (фактически, определяет минимальный шаг сканирования).Autoscan – режим, в котором после записи скана автоматически запустится следующий скан ит.д.
до тех пор, пока сканирование не будет остановлено оператором. Финальное изображениеявляется результатом усреднения всех записанных ранее.DoubleScan – режим, в котором осуществляется запись данных как при прямом проходесканера, так и при обратном.В случае активных кнопок Med3, Step и Tilt записанное изображение будет обработано сиспользованием заданных операций математической обработки изображения: Med3 – медианнаяфильтрация с ядром 33, Step – корректировка сбоев ступенек, Tilt – устранение наклона строк(подробнее смотри ниже или в программе Help). Так как математическая обработка изображениясама по себе может вносить искажения (артефакты), рекомендуется выключать данные функции присканировании, а проводить обработку уже готового изображения, подбирая последовательностьпроцедур для каждого скана индивидуально.8.
Вызвать окно сканирования, нажав на кнопку MaxScan на панели управления микроскопом(Рисунок 12).После нажатия клавиши MaxScan на мониторе компьютера появляется окно сканирования:сетка, ограниченная красной линией – максимальным полем сканирования.В «шапке» окна (синей, когда окно активно) отображается название файла.В «шапке» самого скана приведена информация о размерах скана: X Y Z в микронах илинанометрах, а также количество точек (pt) по X и Y.Значок «лупы», расположенный внизу скана, позволяет изменять выбранное увеличение (иликоличество точек сканирования). Для этого необходимо встать на изображение лупы курсором икликнуть клавишей мыши (click-1 (левая кнопка) – увеличение, click-2 (правая кнопка) –уменьшение), при этом курсор приобретает форму лупы.9. Выбрать рамку сканирования.
Для этого необходимо зайти в пункт основного меню Scanпрограммы, выбрать подпункт Select Scan Area. Если встать курсором на окно сканирования, тоон приобретет вид рамки с крестиком в левом верхнем углу. Выбрав точку начала сканирования,удерживая левую кнопку «мышки» и перемещая «мышку», выберете поле сканирования. Приэтом в самом низу окна программы появится строка состояния рамки: координаты точки началасканирования в пределах максимального поля, размеры скана по X и Y в микронах илинанометрах, а также в точках сканирования. Изменение формы рамки (квадратная илипрямоугольная), а также направления сканирования (по X – горизонтальное или по Y –350© www.phys.nsu.ruвертикальное) осуществляется следующим образом: удерживая левую кнопку «мышки», сделайтеclick-2 правой кнопкой, при этом изменится форма курсора.
Клики правой кнопкой «мышки»последовательно перебирают различные варианты рамки сканирования.Рисунок 12. Внешний вид виртуальной панели управления микроскопом СММ2000Т10. Задать параметры сканирования. Для обзорного сканирования образцов рекомендуется задаватьследующие параметры (здесь и далее единицы измерения приведены в обозначениях, принятых вуправляющей программе):U = + 250 mV;I0(nA) = 3 nA;Measures = 8;TStep(mks) = 750;Density = 2;Double Scan включен.11. Запустить автоматический подвод столика к игле (один click-1 на кнопку ZApp). При этом столикприближается к игле пошагово (величина шага и количество шагов в одном цикле подводазаписано в программе), между шагами измеряется туннельный ток, в случае его отсутствиядвижение продолжается.
Система обратной связи сама остановит приближение, если: 1) будетзарегистрирован туннельный контакт (т.е. измеренное значение туннельного тока будетсоответствовать (с учетом заданной ошибки) заданному оператором значению I0(nA); 2) столикпройдет один цикл, а туннельный ток так и не будет зарегистрирован. В последнем случаенеобходимо повторить ZApp несколько раз подряд; если это не помогло: 1) открыв акустическуюзащиту и крышку прибора, проверить, подсоединен ли контакт; 2) проверить, что столик несошел с направляющих шариков (это возможно в случае очень короткой иглы, когда столикпросто «недотягивается» до иглы). Если все в порядке, повторить цикл ZApp.12. Если туннельный контакт установлен, запустить movXY (click-1), при этом системаавтоматически переместит иглу в начало выбранной рамки сканирования.
После завершенияоперации проследить за значением Z(nm). Желательно, чтобы перед началом сканирования этозначение находилось в районе 0. Добиться этого можно, используя кнопки Step и Glob (+если значение Z(nm) отрицательное, – если значение положительное).13. Запустить сканирование (click-1 на Scan).Внимание! В ходе сканирования настоятельно не рекомендуется обращаться кдругим программам компьютера.351© www.phys.nsu.ru14. После окончания сканирования сохранить файл, используя пункт меню File/Save file As или 6пиктограмму в линейке команд Save file. При этом открывается стандартное для Windowsдиалоговое окно. Просмотреть файл можно, используя пункт меню File/Open 2D file или 4-юпиктограмму Open 2D file, найдя свой файл в каталоге.Внимание! После завершения сканирования необходимо сохранить файл под своимименем (например, в качестве имени файла Вы можете использовать свою фамилию:Ivanov01.smm).
Обработанные файлы следует сохранять под другим именем, например,Ivanov02.smm. Сохранять исходные данные необходимо, поскольку выбранные Вамипроцедуры обработки могут быть некорректными, а исправления возможны только втом случае, если сохранены исходные данные.Задание1. Записать обзорный скан поверхности образца – тонкой пленки Al2O3 на подложке FeCrAl (полясканирования 5 мкм 5 мкм) при параметрах сканирования I0 = 3 nA и U = -2350; -2100; +250mV.Внимание! Для того чтобы при повторном сканировании с измененным U можнобыло записать тот же участок, необходимо перед каждым новым сканом выполнятьоперацию movXY.
Только в этом случае сравнение 2-х изображений, записанных приразличных U будет корректным. (В АСМ – моде эту процедуру, наоборот, не следуетвыполнять.)2. Изменить увеличение, воспользовавшись «лупой» или изменив параметр Density. Повторитьизмерения при I0 = 3 nA и U = -2350; -2100; +250 mV.3. Отключите AmpXY (усилители по XY) и повторите измерения при I0 = 3 nA и U = -2350; -2100;+250 mV с высоким разрешением.Проведя анализ полученных данных, включая измерение размеров характерных особенностейна изображении (как-то: выступы, борозды и т.д.), опишите различия между изображениями,записанными при одинаковых увеличениях, но разных значениях туннельного напряжения.Предложите объяснение наблюдаемым различиям в СТМ - изображении.Метод АСМДля того чтобы перейти из СТМ режима в моду АСМ необходимо 15:1.
Отсоединив контакт, снять предметный столик СТМ. Вынуть иглу из сканера (операцияпроделывается преподавателем или инженером лаборатории).2. Используя пинцет, закрепить образец с помощью двустороннего скотча на предметном столикеАСМ (Рисунок 7).3. Закрепить предметный столик в сканере (операция также выполняется преподавателем).4. Установить на место предметного СТМ - столика каретку АСМ - столика (Рисунок 4, Рисунок 6и Рисунок 13).5. Подсоединить контакт АСМ - столика с соответствующим контактом на приборе так, чтобыметки на обеих частях соединения смотрели в одну сторону (Рисунок 13 в).6. Включить компьютер. Если все контакты присоединены правильно, загорается лазер.7.
Запустить программу Scan Master. Для смены режима в положении Scale необходимопереключить значение с 1 на 10. Это автоматически переведет программу, а следовательно, иэлектронику, в режим АСМ. Задать силу взаимодействия зонда с образцом в условных единицах(аналог заданного значении туннельного тока). Рекомендованное значение I0 от 120 до 150.Непосредственная работа с атомно-силовым микроскопом с оптической схемой регистрацииотклонений кантилевера, как на приборе СММ2000Т, начинается с настройки оптической схемырегистрации 15. Настройка сводится к направлению лазерного фокуса на нужную консолькантилевера и к направлению отражения от этой консоли на фотоприемник. Для начала установитенебольшой экран из белой плотной бумаги перед фотоприемником, как показано на Рисунке 13.Для направления лазера на нужную консоль пользуются винтами поворота лазера и винтомсмещения кантилевера (Рисунок 6).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
