Контрсканирование
Контрсканирование ( CS ) [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] — метод сканирования, позволяющий корректировать растровые искажения, вызванные дрейфом зонда сканирующего микроскопа относительно измеряемой поверхности. При встречном сканировании получаются два скана поверхности: прямое сканирование и встречное сканирование (см. рис. 1). Сканирование счетчика начинается в той точке, где заканчивается прямое сканирование. Эта точка называется точкой совпадения (CP). При встречном сканировании движение зонда вдоль растровой линии и перемещение зонда от одной растровой линии к другой растровой линии осуществляются по направлениям, противоположным движениям при прямом сканировании. Полученная пара изображений называется изображениями встречного сканирования (CSI).
Принципы
[ редактировать ]Когда растровые искажения линейны, т.е. т. е. при постоянной скорости дрейфа для коррекции дрейфа достаточно измерить координаты только одного общего объекта при прямом и встречном сканах. В случае нелинейных искажений, когда скорость дрейфа изменяется в процессе сканирования, количество общих особенностей на ИКП, координаты которых необходимо измерить, увеличивается пропорционально степени нелинейности.
Обычно дрейф зонда микроскопа относительно измеряемой поверхности состоит из двух составляющих: одна связана с ползучестью пьезокерамики сканера , другая вызвана термической деформацией прибора из-за изменения температуры. Первая компонента нелинейна (ее можно аппроксимировать логарифмом ), вторую компоненту в большинстве практических приложений можно считать линейной.
Использование метода встречного сканирования позволяет даже в случае сильного дрейфа, приводящего к ошибкам в десятки процентов, измерять топографию поверхности с погрешностью в несколько десятых процента.
-
(а) -
(б)
Рис. 1. Встречное сканирование с (а) холостой линией (показано пунктиром), (б) без холостой линии. Цифры 1…4 обозначают номера полученных изображений. 1, 3 – прямые изображения, 2, 4 – встречные изображения, соответствующие прямым. CP – точка совпадения пары встречно сканированных изображений. Представленный условно растр состоит из четырех строк.
Сканированные изображения
[ редактировать ]Встречные изображения (CSI, CSI) [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] представляют собой пару изображений, полученных при встречном сканировании. При встречном сканировании можно получить одну или две пары CSI (см. рис. 1). Каждая пара состоит из прямого изображения и противоположного ему изображения. Сначала получают условное изображение, называемое прямым изображением, после этого получают встречное изображение, меняя местами направление движения по линии растра и направление движения от строки к строке растра. Прямое изображение второй пары формируется обратными линиями прямого изображения первой пары. Вспомогательное изображение второй пары формируется обратными линиями встречного изображения первой пары. ИСН предназначены для коррекции искажений, вызванных дрейфом зонда сканирующего микроскопа относительно исследуемой поверхности. Для реализации коррекции достаточно иметь хотя бы один общий признак между прямым и встречным изображениями. По сравнению с одной парой CSI, использование двух пар требует вдвое больше памяти и времени обработки, но зато позволяет повысить точность коррекции и снизить уровень шума в корректируемом изображении.
-
(а) -
(б)
-
(с) -
(г) -
(и)
Рис. 1. Встречное сканирование пористого оксида алюминия ( АСМ , 128×128 пикселей): (а) прямое и (б) встречное изображения первой пары; в – прямые и г – встречные изображения второй пары. Ошибка, вызванная дрейфом, составляет 25%. (д) Исправленное изображение, остаточная погрешность составляет 0,1%.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Р. В. Лапшин (2007). «Автоматическое устранение дрейфа на изображениях зондового микроскопа на основе методов встречного сканирования и распознавания особенностей топографии» (PDF) . Измерительная наука и технология . 18 (3). Великобритания: ВГД: 907–927. Бибкод : 2007MeScT..18..907L . дои : 10.1088/0957-0233/18/3/046 . ISSN 0957-0233 .
- ^ Jump up to: а б Р. В. Лапшин (2011). «Функционально-ориентированная сканирующая зондовая микроскопия». В HS Nalwa (ред.). Энциклопедия нанонауки и нанотехнологий (PDF) . Том. 14. США: Американские научные издательства. стр. 105–115. ISBN 1-58883-163-9 .
- ^ Jump up to: а б В.Ю. Юров, А.Н. Климов (1994). «Калибровка сканирующего туннельного микроскопа и реконструкция реального изображения: устранение дрейфа и наклона» . Обзор научных инструментов . 65 (5). США: AIP: 1551–1557. Бибкод : 1994RScI...65.1551Y . дои : 10.1063/1.1144890 . ISSN 0034-6748 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 июля 2012 г. Проверено 28 ноября 2011 г.
- ^ Дж. Т. Вудворд, Д. К. Шварц (1998). «Устранение дрейфа изображений периодических образцов, полученных сканирующим зондовым микроскопом» . Журнал вакуумной науки и техники Б. 16 (1). США: Американское вакуумное общество: 51–53. Бибкод : 1998JVSTB..16...51W . дои : 10.1116/1.589834 . ISSN 0734-211X . Архивировано из оригинала (PDF) 10 июля 2012 г.
