Kokie yra AFM zondo kalibravimo veiksmai

Pagrindiniai AFM zondo kalibravimo etapai apima aplinkos paruošimą, zondo įrengimą, lazerio išlygiavimą, Z-ašių ir XY-ašių kalibravimą naudojant standartinius pavyzdžius ir sistemos klaidų valdymą. Visas procesas turi griežtai laikytis veiklos protokolų, kad būtų užtikrintas nanoskalės matavimų tikslumas.

I. Išankstinis-kalibravimo paruošimas: aplinkos kontrolė ir įrangos paleidimas

Atominės jėgos mikroskopai (AFM) yra itin jautrūs aplinkai; todėl prieš kalibruojant būtina užtikrinti, kad sistema būtų stabilios būsenos:

Aplinkos kontrolė: palaikykite 20–25 laipsnių laboratorinę temperatūrą ir 40–60 % drėgmę, kad šiluminis plėtimasis ir paviršiaus adsorbcijos sluoksnių pokyčiai nepaveiktų matavimų.

Vibracijos izoliacija: padėkite prietaisą ant tam skirtos vibracijos{0}}izoliacijos platformos, esančios toliau nuo vibracijos šaltinių, pvz., aukšto-dažnio įrangos ar oro kondicionavimo angų.

Maitinimo įžeminimas: įsitikinkite, kad maitinimo šaltinyje naudojamas vieno{0}}taško įžeminimas, kad elektromagnetiniai trukdžiai nepadidintų signalo triukšmo.

Įjungimas-įšilimas-: įjunkite AFM pagrindinį įrenginį ir valdiklį, leiskite jiems sušilti bent 30 minučių, kad pjezoelektrinė keramika ir elektroniniai komponentai pasiektų šiluminę pusiausvyrą.

Pagrindinis patarimas: aplinkos svyravimai yra vienas iš pagrindinių sistemos klaidų šaltinių; Temperatūros pokytis, didesnis nei 1 laipsnis, gali sukelti didelį šiluminį poslinkį.

II. Zondų montavimas ir optinės sistemos derinimas

1. Zondo pasirinkimas ir montavimas

Pasirinkite atitinkamą zondą, atsižvelgdami į eksperimentinį režimą (kontaktinis, palietus arba ne{0}}kontaktinis):

Sriegimo režimui rekomenduojami zondai su dideliu rezonanso dažniu ir maža spyruoklės konstanta (pvz., 300 kHz, 40 N/m).

Norint pailginti zondo tarnavimo laiką, kietiems mėginiams galima pasirinkti deimantais{0}}dengtus zondus.

Montuodami pincetu švelniai suimkite zondo laikiklį; nelieskite konsolės ar paties galo, kad išvengtumėte mechaninių pažeidimų.

2. Lazerinis lygiavimas

Įjunkite lazerį ir sureguliuokite emiterio padėtį taip, kad lazerio taškas būtų tiksliai sufokusuotas į galinę konsolės atspindinčios srities dalį.

Sureguliuokite detektoriaus (keturių -kvadrantų fotodiodo) padėtį, kad signalo intensyvumas pasiektų bent 80 % visos skalės, taip užtikrinant jautrų grįžtamąjį ryšį.

Naudojant „ScanAsyst“ išmanųjį režimą, sistema gali automatiškai optimizuoti amplitudės nustatytą tašką ir taip sumažinti žmogiškąsias klaidas.

Tikrinimo kriterijai: stebėdami jėgos kreivės bandymą, patikrinkite, ar bazinė linija yra stabili ir be staigių šuolių, taip patvirtinant, kad lazerio išlygiavimas yra teisingas.

III. Pagrindinių parametrų kalibravimas naudojant standartinius pavyzdžius

1. Z-Ašies jautrumo kalibravimas (vertikalus kalibravimas)

Standartinis pavyzdys: pasirinkite Si(111) kristalinės plokštumos atominį žingsnį (teorinis aukštis: 0,19 nm) arba TGZ-serijos Z-krypties standartą (pvz., TGZ1: 20,0 ± 1,5 nm).

Procedūra:

Nuskaitykite standartinio žingsnio sritį, kad gautumėte aukščio profilį.

Apskaičiuokite išmatuoto aukščio ir teorinės vertės santykį ir atitinkamai pakoreguokite Z-ašies pjezoelektrinio keitiklio stiprinimo parametrą.

Pakartokite matavimus keliais etapais, kad gautumėte vidutinę vertę ir taip padidintumėte kalibravimo tikslumą.

Klaidų kompensavimas: naudokite dviejų{0}}pakopų standartą, apimantį 10–70 % viso prietaiso matavimo diapazono; naudokite ploto-vidurkio metodą, kad ištaisytumėte Z-ašies poslinkio netiesiškumą.

2. XY-Ašies skaitytuvo kalibravimas (šoninis kalibravimas)

Standartinis pavyzdys: naudokite TGG1 X/Y-krypties kalibravimo standartą (periodiškumas: 3 ± 0,05 µm) arba TGX1 šaškių lentos{5}}raštuotą kvadratinių stulpų masyvą (aukštis: ~0,6 µm).

Procedūra:

Mažu padidinimu nuskaitykite didelį plotą, kad patikrintumėte, ar nėra vaizdo iškraipymų ar kampinio iškrypimo.

Išmatuokite faktinį nuskaitytą atstumą iki struktūros su žinomu periodiškumu, kad apskaičiuotumėte pikselių matmenis (nm/pikselis) X ir Y kryptimis.

Įveskite pataisos koeficientus į programinę įrangą, kad pašalintumėte skaitytuvo netiesiškumą ir kryžminio{0}}sujungimo efektus.

3. Zondo antgalio formos įvertinimas (antgalio apibūdinimas)

Standartinis pavyzdys: naudokite TGT{0}}D antgalio kalibravimo standartą arba SHS-serijos etaloninį etaloną (piramidinė struktūra: 50–100 nm).

Tikslas: Įvertinkite, ar zondo antgalis tapo atbukas arba užterštas, taip užkertant kelią „antgalio susisukimo“ efektams, dėl kurių vaizdas išplečiamas.

Metodas: Atkurkite antgalio profilį analizuodami gautą vaizdą ir taikykite dekonvoliucijos algoritmus, kad ištaisytumėte tikrąją tikrojo mėginio topografiją.

IV. Sistemos klaidų kontrolės ir priežiūros strategijos

1. Pagrindinių klaidų šaltinių analizė

2. Standartizuotos techninės priežiūros procedūros

3. Tarptautinių standartų laikymasis