Kjarnaverkfærin sem krafist er fyrir AFM rannsaka kvörðun fela í sér staðlað sýni, leysir jöfnunarkerfi, umhverfisstjórnunarbúnað og kvörðunarhugbúnað; sameiginlega tryggja þessi verkfæri nákvæmni og endurgerðanleika mælinga á nanóskala.
I. Stöðluð sýni: Veita rekjanlegar líkamlegar tilvísanir
Stöðluð sýni þjóna sem „reglur“ kvörðunar, notuð til að sannreyna og leiðrétta ýmsar breytur AFM kerfisins.
1. Z-áshæðarkvörðunarsýni
TGZ Series Z-Staðlar (td TGZ1): Hafa þekkta þrepahæð (20,0 ± 1,5 nm) og eru notaðir til að leiðrétta styrk og línuleika Z--ás rjómaskannisins.
Si(111) Single-Kristal kísilþrep: Hafa atómfræðilega flatt yfirborð með fræðilega þrepahæð 0,19 nm, sem gerir þau hentug fyrir mjög-há-nákvæmni Z-ás næmi kvörðun.
2. XY-Axis Scanner Kvörðunarsýni
TGG1 Triangular grating Standard: Er með tímabil sem er 3 ± 0,05 μm og er notað til að greina ólínuleika hliðarskönnunar, hyrndar brenglun og til að lýsa þjórfé.
TGX1 Checkerboard Square Pillar Array: Tvívídd reglubundin uppbygging sem er fær um að leiðrétta pixlavídd ítarlega og skanni brenglun bæði í X og Y átt.
3. Dæmi um mat á ábendingum
TGT1 3D kvörðunarstaðall: Inniheldur djúpa skurði og skarpar brúnir, notaðar til að endurgera oddssniðið og bera kennsl á myndsveifluáhrif af völdum sljóleika eða mengunar.
SHS Series Pyramidal Step Standards (50–100 nm): Notaðir til að meta hliðarupplausn og áhrif hliða rannsakans.
Notkunarráð: Stöðluð sýni ætti að geyma í þurru, -ryklausu umhverfi; forðast að snerta yfirborðið til að koma í veg fyrir rispur eða mengun.
II. Laser og ljósnemakerfi: Gerir nákvæma umbreytingu kraftmerkja kleift
AFM skynjar sveigju frá cantilever með því að nota meginregluna um endurspeglun leysis; þetta kerfi krefst nákvæmrar aðlögunar til að tryggja áreiðanleika gagna.
Laser emitter: Gefur frá sér einbeittan geisla á endurskinssvæði rannsakans cantilever. Four-Quadrant Photodiode (PSPD): Tekur á móti endurkastuðu ljósi og breytir örsmáum beygingum á cantilever í rafmerki.
Laser Alignment Mechanism: Stillir leysirstöðuna handvirkt eða sjálfkrafa til að tryggja að leysibletturinn falli innan ákjósanlegasta svæðisins aftan á burðarbúnaðinum.
Key Metric: Merkjastyrkur ætti að vera stilltur á yfir 80% af fullum mælikvarða til að forðast merkjamettun eða of lágt merki-til-suðhlutfall (SNR).
III. Umhverfisstýringartæki: Útrýma ytri truflunum
AFM eru afar viðkvæm fyrir umhverfi sínu og þurfa sérhæfðan búnað til að viðhalda stöðugum rekstrarskilyrðum.
Titringseinangrunartafla: Einangrar titring á jörðu niðri til að tryggja stöðugleika á frumeindastigi-myndmyndunar.
Stöðugt hitastig og rakastig (eða loftræstikerfi á rannsóknarstofu): Stýrir hitastigi innan 20–25 gráður og raka innan 40%–60% til að lágmarka hitauppstreymi og rakaupptöku.
Rafsegulhlífðarhlíf: Kemur í veg fyrir að ytri rafsegulsvið trufli merkjaöflun.
Eins-punktar jarðtengingarkerfi: Forðast innleiðingu hávaða sem stafar af jarðlykkjum.
Athugið: Hitastigssveifla sem nemur aðeins 1 gráðu getur valdið verulegu hitareki, sem hefur dregið úr nákvæmni langvarandi-skannana.
IV. Aukaverkfæri og rekstrarvörur: Stuðningur við rekstur og viðhald
|
Nafn verkfæra |
Aðgerðarlýsing |
|
Penisa (ekki-segulmagnaðir) |
Notað fyrir uppsetningu rannsaka; kemur í veg fyrir að fingur komist í snertingu við stöngina og forðast þannig mengun eða skemmdir. |
|
Etanólþurrkur / ló-lausir klútar |
Notað til að þrífa sýnastigið og klemmurnar, koma í veg fyrir að ryk trufli skönnun. |
|
Köfnunarefnisblástur-af byssunni |
Notað til að fjarlægja agnir af yfirborði sýnisins og koma í veg fyrir rispur á oddinn. |
|
Geymsluílát (tæmi eða þurrkari) |
Notað til að geyma stöðluð sýni og vararannsakendur, koma í veg fyrir oxun og mengun. |
V. Kvörðunarhugbúnaður og reiknirit: færibreytureikningur og villubætur
Nútíma AFM eru búnir sérhæfðum hugbúnaði til að gera kvörðunarferlið sjálfvirkt:
Næmni kvörðunareining: Reiknar öfugt ljósnæmi (InvOLS) út frá krafta-fjarlægðarferlum.
Scanner Nolinearity Correction Algorithm: Býr til pixla-kortaleiðréttingartöflu fyrir X- og Y-ásinn byggt á myndum af stöðluðum kvörðunarsýnum.
Deconvolution Algorithm: Endurbyggir lögun rannsakandaoddsins úr myndinni sem tekin var til að leiðrétta fyrir myndvíkkun af völdum slits á oddinum (slökun). Svifjöfnunaraðgerð: Raun-rakning á sýnishornsstöðubreytingum til að auka stöðugleika í-myndmyndun til lengri tíma.
Samræmi við staðla: Við mælum með því að vísa til ASTM E2546-18, "Standard Guide for Atomic Force Microscope Calibration and Operation," fyrir kerfisbundna kvörðun.
