מהם השלבים המעורבים בכיול בדיקה של AFM

שלבי הליבה של כיול בדיקה AFM כוללים הכנה סביבתית, התקנת בדיקה, יישור לייזר, כיול ציר Z-ו-XY- באמצעות דוגמאות סטנדרטיות ובקרת שגיאות מערכת. התהליך כולו חייב להקפיד על פרוטוקולים תפעוליים כדי להבטיח את הדיוק של מדידות ננומטריות.

I. הכנת כיול קדם-: בקרת סביבה ואיתחול ציוד

מיקרוסקופים כוח אטומי (AFM) רגישים ביותר לסביבתם; לכן, חיוני לוודא שהמערכת במצב יציב לפני הכיול:

בקרת סביבה: שמור על טמפרטורת המעבדה בין 20-25 מעלות ולחות בין 40%-60% כדי למנוע התפשטות תרמית ושינויים בשכבות ספיחה של פני השטח להשפיע על המדידות.

בידוד רטט: הנח את המכשיר על פלטפורמה ייעודית לבידוד-רטט, הממוקמת הרחק ממקורות רטט כגון ציוד בתדר גבוה- או פתחי מיזוג אוויר.

הארקת חשמל: ודא שספק הכוח משתמש בהארקה-ת אחת כדי למנוע הפרעות אלקטרומגנטיות מהגברת רעשי האות.

הפעלה-על התחממות-: הפעל את היחידה הראשית והבקר של AFM, ואפשר להם להתחמם במשך 30 דקות לפחות כדי להבטיח שהקרמיקה הפיזואלקטרית והרכיבים האלקטרוניים יגיעו לשיווי משקל תרמי.

טיפ מרכזי: תנודות סביבתיות הן אחד המקורות העיקריים לשגיאות מערכת; שינוי בטמפרטורה העולה על מעלה אחת יכולה לגרום לסחיפה תרמית משמעותית.

II. התקנת בדיקה ויישור מערכת אופטית

1. בחירת בדיקה והתקנה

בחר את הגשש המתאים בהתבסס על מצב הניסוי (יצירת קשר, הקשה או ללא-איש קשר):

עבור מצב הקשה, מומלצים בדיקות עם תדר תהודה גבוה וקבוע קפיצים נמוך (למשל, 300 קילו-הרץ, 40 ננו/מטר).

עבור דגימות קשות, ניתן לבחור בדיקות מצופים-ביהלום כדי להאריך את תוחלת חיי הבדיקה.

במהלך ההתקנה, השתמש בפינצטה כדי לאחוז בעדינות במחזיק הבדיקה; הימנע מלגעת בזרוע או בקצה עצמו כדי למנוע נזק מכני.

2. יישור לייזר

הפעל את הלייזר והתאם את מיקום הפולט כך שנקודת הלייזר ממוקדת במדויק בחלק האחורי של האזור הרפלקטיבי של שלוחה.

התאם את המיקום של הגלאי (פוטודיודה בארבעה-רבעים) כדי להבטיח שעוצמת האות תגיע לפחות ל-80% מהסקאלה המלאה, ובכך להבטיח משוב כוח רגיש.

אם משתמשים במצב החכם "ScanAsyst", המערכת יכולה לבצע אופטימיזציה אוטומטית של נקודת האמפליטודה, ובכך למזער טעויות אנוש.

קריטריוני אימות: על ידי התבוננות במבחן עקומת הכוח, ודא שקו הבסיס יציב וללא קפיצות פתאומיות, ובכך אשר כי יישור הלייזר נכון.

III. כיול של פרמטרי ליבה באמצעות דוגמאות סטנדרטיות

1. כיול רגישות ציר Z-(כיול אנכי)

מדגם סטנדרטי: בחר שלב אטומי במישור גביש Si(111) (גובה תיאורטי: 0.19 ננומטר) או תקן TGZ -סדרה Z- (למשל, TGZ1: 20.0 ± 1.5 ננומטר).

נוֹהָל:

סרוק את אזור הצעד הסטנדרטי כדי לרכוש פרופיל גובה.

חשב את היחס בין הגובה הנמדד לערך התיאורטי, והתאם את פרמטר ההגבר של המתמר הפיאזואלקטרי בציר Z- בהתאם.

חזור על מדידות במספר שלבים כדי לקבל ערך ממוצע, ובכך לשפר את דיוק הכיול.

פיצוי שגיאות: השתמש בתקן דו-שלבי- המכסה 10%-70% מטווח המדידה המלא של המכשיר; השתמש בשיטת ממוצע-השטח כדי לתקן לא-לינאריות של תזוזת ציר Z-.

2. XY-כיול סורק ציר (כיול רוחבי)

דוגמה סטנדרטית: השתמש בתקן כיול TGG1 X/Y-(מחזוריות: 3 ± 0.05 מיקרומטר) או מערך עמודים מרובע בדוגמת TGX1- (גובה: ~0.6 מיקרומטר).

נוֹהָל:

סרוק שטח גדול בהגדלה נמוכה כדי לבדוק אם יש עיוות תמונה או אי יישור זוויתי.

מדוד את המרחק הסרוק בפועל של מבנה עם מחזוריות ידועה כדי לחשב את ממדי הפיקסלים (nm/pixel) בכיווני X ו-Y.

הזן את גורמי התיקון לתוכנה כדי למנוע אי-ליניאריות של הסורק ואפקטים של צימוד צולב-.

3. הערכת צורת קצה בדיקה (אפיון קצה)

דוגמה סטנדרטית: השתמש בתקן של כיול TGT1 3D או בתקן צעדים מסדרת SHS- (מבנה פירמידלי: 50-100 ננומטר).

מטרה: להעריך אם קצה הגשוש הפך קהה או מזוהם, ובכך למנוע השפעות של "פיתול קצה" המובילות להרחבת התמונה.

שיטה: שחזר את פרופיל העצה על ידי ניתוח התמונה הנרכשת, והחל אלגוריתמי דקונבולציה כדי לתקן את הטופוגרפיה האמיתית של המדגם בפועל.

IV. אסטרטגיות בקרת שגיאות מערכת ותחזוקה

1. ניתוח מקורות שגיאה עיקריים

2. נהלי תחזוקה סטנדרטיים

3. עמידה בתקנים בינלאומיים