כלי הליבה הנדרשים לכיול בדיקה של AFM כוללים דגימות סטנדרטיות, מערכות יישור לייזר, ציוד בקרת סביבה ותוכנת כיול; ביחד, כלים אלה מבטיחים את הדיוק והשחזור של מדידות ננומטריות.
I. דוגמאות סטנדרטיות: מתן אסמכתאות פיזיות הניתנות למעקב
דגימות סטנדרטיות משמשות כ"סרגלים" של כיול, המשמשים לאימות ותיקון פרמטרים שונים של מערכת AFM.
1. דגימות כיול גובה Z-
TGZ Series Z-תקני כיוון (למשל, TGZ1): כוללים גובה צעד ידוע (20.0 ± 1.5 ננומטר) ומשמשים לתיקון ההגברה והלינאריות של הסורק הפיאזואלקטרי בציר Z-.
Si(111) שלבי סיליקון בודדים-: בעלי משטח שטוח מבחינה אטומית עם גובה צעדים תיאורטי של 0.19 ננומטר, מה שהופך אותם למתאימים לכיול רגישות ציר Z-בדיוק-גבוה במיוחד.
2. דגימות כיול של סורק XY-
TGG1 תקן גרינג משולש: כולל תקופה של 3 ± 0.05 מיקרומטר ומשמש לזיהוי אי-לינאריות של סריקה לרוחב, עיוותים זוויתיים ולאפיון קצה.
מערך עמודים מרובע של לוח דמקה TGX1: מבנה מחזורי דו-ממדי המסוגל לתקן באופן מקיף ממדי פיקסלים ועיוותים של סורק בכיווני X ו-Y כאחד.
3. דוגמאות להערכת צורת טיפ
TGT1 3 תקן כיול קצה D: מכיל תעלות עמוקות וקצוות חדים, המשמשים לשחזור פרופיל הקצה ולזיהוי השפעות של פיתול תמונה הנגרמות כתוצאה מהקהה של קצה או זיהום.
סדרת SHS תקני צעד פירמידלי (50–100 ננומטר): משמש להערכת רזולוציה לרוחב והשפעת דפנות הבדיקה.
טיפ לשימוש: יש לאחסן דוגמאות סטנדרטיות בסביבה יבשה ונטולת אבק-; הימנע מלגעת במשטח כדי למנוע שריטות או זיהום.
II. מערכת לייזר ו- Photodetector: מאפשרת המרה מדויקת של אותות כוח
AFM מזהה סטייה שלוחה באמצעות העיקרון של השתקפות לייזר; מערכת זו דורשת יישור מדויק כדי להבטיח אמינות נתונים.
פולט לייזר: פולט קרן ממוקדת על האזור הרפלקטיבי של שלוחת הבדיקה. Four-Quadrant Photodiode (PSPD): קולטת אור מוחזר וממירה סטיות זעירות של שלוחה לאותות חשמליים.
מנגנון יישור לייזר: מתאים באופן ידני או אוטומטי את מיקום הלייזר כדי להבטיח שנקודת הלייזר תיפול לאזור האופטימלי בחלק האחורי של הזרוע.
מדד מפתח: יש לכוונן את עוצמת האות למעל 80% מהקנה המידה המלא כדי למנוע רוויה של אות או יחס אות- ל-רעש נמוך מדי (SNR).
III. כלי בקרת סביבה: ביטול הפרעות חיצוניות
AFMs רגישים ביותר לסביבתם ודורשים ציוד מיוחד כדי לשמור על תנאי הפעלה יציבים.
טבלת בידוד רעידות: מבודד רעידות קרקע כדי להבטיח יציבות הדמיה ברמת -אטומית.
תא טמפרטורה ולחות קבועים (או מערכת HVAC מעבדתית) : שולט בטמפרטורה בטווח של 20–25 מעלות ולחות בטווח של 40%–60% כדי למזער סחיפה תרמית וספיחת לחות.
מארז מיגון אלקטרומגנטי: מונע משדות אלקטרומגנטיים חיצוניים להפריע לרכישת אותות.
מערכת הארקה יחידה-: מונעת החדרת רעש הנגרם על ידי לולאות הארקה.
הערה: תנודת טמפרטורה של מעלה אחת בלבד יכולה לגרום לסחיפה תרמית משמעותית, ולסכן את הדיוק של סריקות-ארוכות.
IV. כלי עזר וחומרים מתכלים: תפעול ותחזוקה תומכים
|
שם הכלי |
תיאור פונקציה |
|
פינצטה (לא-מגנטית) |
משמש להתקנת בדיקה; מונע מגע אצבעות עם הזרוע, ובכך מונע זיהום או נזק. |
|
ספוגיות אתנול / בדים ללא מוך- |
משמש לניקוי שלב הדגימה ומהדקים, מונע אבק להפריע לסריקה. |
|
מכת חנקן-מהאקדח |
משמש להסרת חלקיקים ממשטח הדגימה, מניעת שריטות בקצה הבדיקה. |
|
מיכל אחסון (ואקום או ייבוש). |
משמש לאחסון דגימות סטנדרטיות ובדיקות חילוף, מניעת חמצון וזיהום. |
V. תוכנת כיול ואלגוריתמים: חישוב פרמטרים ופיצוי שגיאות
AFMs מודרניים מצוידים בתוכנה מיוחדת לאוטומציה של תהליך הכיול:
מודול כיול רגישות: מחשב את רגישות הידית האופטית ההפוכה (InvOLS) בהתבסס על עקומות מרחק-בכוח.
אלגוריתם תיקון אי-ליניאריות של סורק: מייצר טבלת תיקון של פיקסל-לצירי X ו-Y על סמך תמונות של דגימות כיול סטנדרטיות.
Deconvolution Algorithm: משחזר את צורת קצה הבדיקה מהתמונה הנרכשת כדי לתקן את הרחבת התמונה הנגרמת על ידי בלאי קצה (הקהה). פונקציית פיצוי סחיפה:-מעקב בזמן אמת אחר שינויי מיקום לדוגמה כדי לשפר את יציבות ההדמיה לטווח ארוך-.
תאימות לתקנים: אנו ממליצים להתייחס ל-ASTM E2546-18, "מדריך סטנדרטי לכיול ותפעול מיקרוסקופ כוח אטומי", לכיול שיטתי.
