Встречное сканирование

Встречное сканирование (ВС, англ. CS — counter-scanning)^[1][2][3] — способ сканирования, позволяющий исправлять искажения растра, вызываемые дрейфом зонда сканирующего микроскопа относительно измеряемой поверхности. В ходе ВС получают два скана поверхности – прямой и встречный (см. Рис. 1). Встречный скан начинается в точке, где заканчивается прямой скан. Данная точка называется точкой совмещения (ТС). Перемещение зонда по строке растра и перемещение зонда от строки к строке растра выполняются на встречном скане в направлениях противоположных направлениям перемещений на прямом скане. Полученная при проведении ВС пара изображений называется встречно-сканированными изображениями (ВСИ).

При линейном характере искажений растра, т. е. при дрейфе с постоянной скоростью, для исправления дрейфа на прямом и встречном сканах достаточно измерить координаты только одной общей особенности. В случае нелинейного искажения, когда скорость дрейфа изменяется в течение времени сканирования, число общих особенностей на ВСИ, координаты которых требуется измерить, возрастает с ростом степени нелинейности.

Как правило, дрейф зонда микроскопа относительно измеряемой поверхности включает две составляющие – одна связана с ползучестью (крипом) используемой пьезокерамики сканера, другая вызывается термодеформацией устройства вследствие изменения температуры. Первая составляющая – нелинейная (аппроксимируется логарифмом), вторую составляющую в большинстве практических приложений можно рассматривать как линейную.

Применение способа ВС позволяет даже при наличии сильного дрейфа, приводящего к погрешностям в десятки процентов, измерить рельефа поверхности с погрешность десятые доли процента.

• Р. В. Лапшин, Встречное сканирование (ВС), Рис. 1а.png

  (а)

• Р. В. Лапшин, Встречное сканирование (ВС), Рис. 1б.png

  (б)

Рис. 1. Встречное сканирование: (а) с холостым обратным ходом (показан пунктирной линией), (б) без холостого обратного хода. Цифрами 1…4 обозначены номера получаемых изображений. 1, 3 – прямые изображения, 2, 4 – соответствующие прямым встречные изображения. ТС – точка совмещения пары встречно-сканированных изображений. Показанный условно растр состоит из четырёх строк.

См. также

• Встречно-сканированные изображения
• Особенность-ориентированное сканирование

Литература

1. ↑ R. V. Lapshin (2007). «Automatic drift elimination in probe microscope images based on techniques of counter-scanning and topography feature recognition» (PDF). Measurement Science and Technology (IOP) 18 (3): 907-927. DOI:10.1088/0957-0233/18/3/046. ISSN 0957-0233.
2. ↑ R. V. Lapshin Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology / H. S. Nalwa. — USA: American Scientific Publishers, 2011. — Vol. 14. — P. 105-115. — ISBN 1-58883-163-9
3. ↑ V. Y. Yurov, A. N. Klimov (1994). «Scanning tunneling microscope calibration and reconstruction of real image: Drift and slope elimination» (PDF). Review of Scientific Instruments (AIP) 65 (5): 1551-1557. DOI:10.1063/1.1144890. ISSN 0034-6748.

Ссылки

• Drift elimination based on counter-scanned images, Research section, Lapshin's Personal Page on SPM & Nanotechnology
• Встречное сканирование, Словарь нанотехнологических и связанных с нанотехнологиями терминов, Роснано