Apakah langkah-langkah yang terlibat dalam penentukuran probe AFM

Langkah teras penentukuran probe AFM termasuk penyediaan persekitaran, pemasangan probe, penjajaran laser, penentukuran paksi Z-dan XY-menggunakan sampel standard dan kawalan ralat sistem. Keseluruhan proses mesti mematuhi protokol operasi dengan ketat untuk memastikan ketepatan pengukuran skala nano.

I. Pra-Persediaan Penentukuran: Kawalan Alam Sekitar dan Permulaan Peralatan

Mikroskop Daya Atom (AFM) sangat sensitif terhadap persekitarannya; oleh itu, adalah penting untuk memastikan sistem berada dalam keadaan stabil sebelum penentukuran:

Kawalan Persekitaran: Kekalkan suhu makmal antara 20–25 darjah dan kelembapan antara 40%–60% untuk mengelakkan pengembangan haba dan perubahan dalam lapisan penjerapan permukaan daripada menjejaskan pengukuran.

Pengasingan Getaran: Letakkan instrumen pada platform pengasingan-getaran khusus, terletak jauh daripada sumber getaran seperti-peralatan frekuensi tinggi atau lubang penyaman udara.

Pembumian Kuasa: Pastikan bekalan kuasa menggunakan-titik pembumian tunggal untuk mengelakkan gangguan elektromagnet daripada meningkatkan bunyi isyarat.

Menghidupkan-Memanaskan badan-: Hidupkan unit utama dan pengawal AFM, membolehkan mereka memanaskan badan selama sekurang-kurangnya 30 minit untuk memastikan seramik piezoelektrik dan komponen elektronik mencapai keseimbangan terma.

Petua Utama: Turun naik persekitaran ialah salah satu sumber utama ralat sistem; perubahan suhu melebihi 1 darjah boleh menyebabkan hanyutan haba yang ketara.

II. Pemasangan Probe dan Penjajaran Sistem Optik

1. Pemilihan dan Pemasangan Probe

Pilih kuar yang sesuai berdasarkan mod percubaan (Kenalan, Ketik atau Non{0}}kenalan):

Untuk mod Tapping, probe dengan frekuensi resonans tinggi dan pemalar spring rendah (cth, 300 kHz, 40 N/m) disyorkan.

Untuk sampel keras, kuar bersalut-berlian boleh dipilih untuk memanjangkan jangka hayat kuar.

Semasa pemasangan, gunakan pinset untuk menggenggam pemegang probe dengan lembut; elakkan menyentuh julur atau hujungnya sendiri untuk mengelakkan kerosakan mekanikal.

2. Penjajaran Laser

Hidupkan laser dan laraskan kedudukan pemancar supaya titik laser difokuskan dengan tepat pada bahagian belakang kawasan pemantul julur.

Laraskan kedudukan pengesan (fotodiod empat-kuadran) untuk memastikan keamatan isyarat mencapai sekurang-kurangnya 80% daripada skala penuh, dengan itu menjamin maklum balas daya sensitif.

Jika menggunakan mod pintar "ScanAsyst", sistem boleh mengoptimumkan titik tetapan amplitud secara automatik, dengan itu meminimumkan ralat manusia.

Kriteria Pengesahan: Dengan memerhati ujian lengkung daya, sahkan bahawa garis dasar adalah stabil dan bebas daripada lompatan mengejut, dengan itu mengesahkan bahawa penjajaran laser adalah betul.

III. Penentukuran Parameter Teras Menggunakan Sampel Standard

1. Z-Penentukuran Sensitiviti Paksi (Penentukuran Menegak)

Sampel Standard: Pilih langkah atom satah kristal Si(111) (ketinggian teori: 0.19 nm) atau piawai arah TGZ-siri Z-(cth, TGZ1: 20.0 ± 1.5 nm).

Prosedur:

Imbas kawasan langkah standard untuk memperoleh profil ketinggian.

Kira nisbah ketinggian yang diukur kepada nilai teori, dan laraskan parameter keuntungan transduser piezoelektrik paksi Z-yang sewajarnya.

Ulangi pengukuran pada berbilang langkah untuk mendapatkan nilai purata, dengan itu meningkatkan ketepatan penentukuran.

Pampasan Ralat: Gunakan standard dwi-langkah yang meliputi 10%–70% daripada julat ukuran penuh instrumen; gunakan kaedah purata-kawasan untuk membetulkan ketaklinearan anjakan paksi Z-.

2. XY-Penentukuran Pengimbas Paksi (Penentukuran Sisi)

Sampel Standard: Gunakan TGG1 X/Y-standard penentukuran arah (perioditi: 3 ± 0.05 µm) atau papan dam TGX1-tatasusunan tiang segi empat sama bercorak (ketinggian: ~0.6 µm).

Prosedur:

Imbas kawasan besar pada pembesaran rendah untuk memeriksa herotan imej atau salah jajaran sudut.

Ukur jarak imbasan sebenar struktur dengan periodicity yang diketahui untuk mengira dimensi piksel (nm/piksel) dalam arah X dan Y.

Masukkan faktor pembetulan ke dalam perisian untuk menghapuskan ketaklinearan pengimbas dan -kesan gandingan silang.

3. Penilaian Bentuk Petua Probe (Pencirian Tip)

Sampel Standard: Gunakan piawaian penentukuran hujung TGT1 3D atau piawai langkah siri-SHS (struktur piramid: 50–100 nm).

Objektif: Menilai sama ada hujung probe telah menjadi tumpul atau tercemar, dengan itu menghalang kesan "konvolusi hujung" yang membawa kepada pelebaran imej.

Kaedah: Bina semula profil hujung dengan menganalisis imej yang diperoleh, dan gunakan algoritma penyahkonvolusi untuk membetulkan topografi sebenar sampel sebenar.

IV. Strategi Kawalan dan Penyelenggaraan Ralat Sistem

1. Analisis Sumber Ralat Utama

2. Prosedur Penyelenggaraan Standard

3. Pematuhan kepada Piawaian Antarabangsa