Ученые ТПУ нашли способ повысить точность изображения сканирующих микроскопов

| 619

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Тверского государственного технического университета нашли способ, как повысить точность микроскопов с нанометровым разрешением до десяти раз. Для этого они предложили метод компенсации колебаний иглы микроскопа, которые оказывали негативное влияние на качество изображения. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Surface Science Volume, подробнее о нем также рассказали журналисты федерального агентства РИА Новости

Фото: popmech.ru

Метод сканирующей зондовой микроскопии с нанометровым разрешением основан на получении отклика зонда на взаимодействия иглы с поверхностью. Есть множество причин недостаточной точности метода, одна из них вызвана нестабильностью кантилевера, на конце которого находится игла. Обычно исследователи рассматривают только колебания кантилевера. Однако игла вибрирует вместе с кантилевером, и у нее также есть свои собственные колебания, частота которых отличается от частоты кантилевера. Авторы исследования рассмотрели именно колебания иглы SWCNT.

Ученые двух вузов проанализировали смещения наконечника иглы SWCNT от положения равновесия, воспользовавшись моделью математического маятника. Исследователи создали модель уравнения колебаний иглы и установили аналитическую связь параметров иглы с характеристиками ее неустойчивости.

«На основе соотношений между колебанием иглы, ее топографией и структурными свойствами мы проанализировали движения иглы в системе "атомы иглы — атомы поверхности" и выяснили, что колебания иглы приводят к увеличению размера фрагмента исследуемой поверхности до размера траектории колебания иглы»,

— рассказала журналистам доцент отделения нефтегазового дела ТПУ Вера Деева.

Фото: Математическая модель колебаний иглы: влияние на качество изображения

Авторы исследования предложили компенсировать колебания иглы, выделяя отклонения центра острия иглы и центра сегмента поверхности под иглой в плоскости XY, с последующим их исключением из сигнала оптического датчика, используя модуляцию сигнала.

Такой метод, по словам ученых, предотвращает негативное влияние ее вибрации на качество изображения сканирующего микроскопа, уменьшая размытие сигнала. Это обеспечивает более высокую точность определения фрагмента исследуемой поверхности — от двух до десяти раз.