Назначение
Микроскопы сканирующие зондовые ФемтоСкан предназначены для измерений параметров топографии и локальных геометрических свойств поверхности, наблюдения морфологии с субнанометровым пространственным разрешением на воздухе и в жидких средах, а также для визуализации атомарной структуры поверхности изучаемых образцов (графит, слюда и пр.).
Сканирующие зондовые микроскопы ФемтоСкан предназначены для проведения фундаментальных и прикладных научных исследований, а также для организации экспериментального дистанционного образования студентов в области практической нанотехнологии.
Описание
Микроскопы сканирующие зондовые ФемтоСкан выпускаются в трех модификациях: ФемтоСкан Онлайн, ФемтоСкан КриоСкан и ФемтоСкан Камертон, отличающиеся устройством зонда и принципом сканирования.
Действие микроскопов сканирующих зондовых ФемтоСкан основано на принципе ощупывания исследуемой поверхности зондами, регистрации набора физических величин Ф1(х,у) и восстановлении по нему геометрии поверхности образца.
Микроскопы сканирующие зондовые ФемтоСкан состоят из системного блока управления, электронного блока преобразователей, графической станции, набора измерительных головок, набора держателей кантилевера, набора держателей образца и программного обеспечения. В микроскопах сканирующих зондовых ФемтоСкан реализованы следующие режимы сканирующей зондовой микроскопии:
— резонансная атомно-силовая микроскопия;
— измерения силовых кривых;
— сканирующая резистивная микроскопия;
— электростатическая микроскопия;
— магнитно-силовая микроскопия;
— сканирующая туннельная микроскопия;
— измерение зависимостей туннельного тока от напряжения на переходе и от
расстояния зонд-образец;
— нанолитография;
— контактная атомно-силовая микроскопия.
В микроскопе сканирующем зондовом ФемтоСкан реализована технология дистанционного управления через Интернет. Это позволяет осуществлять полномасштабные измерения с любого компьютера, подключенного к локальной сети или сети Интернет. При этом неограниченное количество санкционированных сетевых пользователей могут иметь доступ к данным эксперимента в реальном масштабе времени и самостоятельно осуществлять анализ, обработку и построение трехмерных изображений.
Рис. 1. Общий вид микроскопа санирующего зондового ФемтоСкан
Программное обеспечение
В состав микроскопа сканирующего зондового ФемтоСкан входит специализированное программное обеспечение, идентификационные данные которого приведены в таблице 1.
Таблица 1.
| Наименование программ-много обеспечения | Идентиф икаци-онное наименование программного обеспечения | № версии ПО | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма) | Алгоритм вычисления идентификатора ПО |
| ФемтоСкан Онлайн | FEMTOSCAN.EXE | 2.3.219 | 58a87866403e4267c2d9de1a2dfc2ddd 84dcf7e5 | Программ а shalsum |
| FMCMNCTL.DLL | 027a0858a7364a7cfd9c5da5b126a987 d7c0a5e9 |
| FMDV.DLL | e89a8cb9170a6cb7dd12614ddc42e33d 0b6407fa |
| FMFILE.DLL | 8f34d19a2f2cd24f0ca9ca8ccaf187234 8348563 |
| FMSPM.DLL | da1d524251dc9bc451404d237338da8 ea06d6293 |
| FMUTL.DLL | 23040a759f3b1c81489aa0fe79504e67 b3a548cc |
| FSDBG.DLL | | a950251609a6ce22f2d3 86d216d4f227 fed4073d | |
| FSIO.DLL | 92b0df508a21647c60a1ae43839d9599 3a4f04c7 |
| DSPIO.DLL | b77bd69cacc2b3f666f69cabbe899b72 d7692efa |
| FSSRV.EXE | 2a28037f3e2c6221a6136bf67256a188 80fcb9c4 |
| FMBOARD.EXE | 27b529546ced15179f2c299ba33baaa0 28d050b5 |
Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Таблица 2.
| Наименование параметра | Значение |
| ФемтоСкан Онлайн | ФемтоСкан КриоСкан | ФемтоСкан Камертон |
| Диапазон измерений высоты, мкм | 2 | 2 при комнатной температуре 0,5 при гелиевой температуре | 2 |
| Пространственное разрешение по нормали к образцу, нм | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Пространственное разрешение в плоскости образца по координатам X и Y, нм | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Минимальный шаг (дискрет) пьезосканера по осям X и Y, нм | 0,0025 | 0,0025 | 0,0025 |
| Минимальный шаг (дискрет) пьезосканера о оси Z, нм | 0,003 | 0,003 | 0,003 |
| Минимальная область сканирования (при разрешении 512х512точек), нм | 2 | 2 | 2 |
| Пространственное разрешение (ограничиваемое суммарными шумами электроники) по оси Z, нм | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Пространственное разрешение (ограничиваемое суммарными шумами электроники) по осям X и Y, нм | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Измеряемые параметры шероховатости | Ra, Rmax, Rq, Rsk, Rk, Sm, Smh, Sml | Ra, Rmax, Rq, Rsk, Rk, Sm, Smh, Sml | Ra, Rmax, Rq, Rsk, Rk, Sm, Smh, Sml |
| Размер области сканирования, мкм2 | 10х10 | 10х10 | 10х10 |
| | при комнатной температуре 2х2 при гелиевой температуре | Лист № 4 Всего листов 6 |
| Температура образца | Комнатная | 4К — комнатная | Комнатная |
| Диапазон регистрации туннельного тока, нА | 0,05-50 | 0,05-50 | 0,05х50 |
| Диапазон измерения напряжения на туннельном переходе, B | ±9 | ±9 | ±9 |
| Минимальный дискрет туннельного напряжения, мВ | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Диапазон токов в резистивной моде, нА | 0,01-100 | 0,01-100 | 0,01-100 |
| Диапазон измерения контактного сопротивления в резистивной моде, МОм | 0,001-10 | 0,001-10 | 0,001-10 |
| Пространственное разрешение в магнитной моде, нм | 5 | 5 | 5 |
| Пространственное разрешение в электростатической моде, нм | 20 | 20 | 20 |
| Точность детектирования амплитуды в резонансных режимах, мВ | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Максимальные размеры образца: диаметр, мм высота, мм | 12 5 | 10 4 | 10 4 |
| Габаритные размеры, мм длина ширина высота | 156,5 62 52 | 307 165 95 | 307 165 95 |
| Питание | 220 В, 50 Гц | 220 В, 50 Гц | 220 В, 50 Гц |
| Масса, кг | 33 | 56 | 33 |
| Диапазон рабочих температур, оС | 15-35 | 15-35 | 15-35 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации методом печати.
Комплектность
Комплектность в зависимости от модификации приведена в табл. 3
Таблица 3
| ФемтоСкан Онлайн | ФемтоСкан Криоскан | ФемтоСкан Камертон |
| Системный блок управления Электронный блок преобразователей Механический блок пьезоманипулятора Графическая станция Головка РАСМ Головка СТМ Подставка виброзащитная Держатель образца СТМ Жидкостная ячейка термостатируемая Держатель зонда РАСМ Держатель зонда РАСМ д/жидк. ячейки Держатель образца термостатируемый Кабель «термостат» Кабель «блок управления-блок преобразователей» Кабель «резонансный режим» Кабель «резистивный режим» Набор зондов АСМ Набор зондов РАСМ Набор зондов МАСМ Кабель сетевой Столик для намагничивания зондов Эталонные образцы с известной разностью высот (ступени 10-40 нм) Руководство по эксплуатации Методика поверки | Системный блок управления Электронный блок преобразователей Механический блок пьезоманипулятора Графическая станция Гелиевый криостат Терморегулятор Блок маностата Держатель образца СТМ Держатель СТМ зонда Держатель камертонного зонда Соединительные кабели Эталонные образцы с известной разностью высот (ступени 10-40 нм) Руководство по эксплуатации Методика поверки | Системный блок управления Электронный блок преобразователей Механический блок пьезоманипулятора Графическая станция Держатель образца СТМ Держатель СТМ зонда Держатель камертонного зонда Соединительные кабели Эталонные образцы с известной разностью высот (ступени 10-40 нм) Руководство по эксплуатации Методика поверки |
Поверка
осуществляется по документу МП 34310-07 «Микроскопы сканирующие зондовые ФемтоСкан. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в январе 2007 года.
Основными средствами поверки являются:
- мера периода и высоты линейная TGQ1 с характеристиками, приведенными в таблице 3.
- мера периода и высоты линейная TGZ3 с характеристиками, приведенными в таблице 4.
Таблица 4
| Наименование | Значение |
| Номинальное значение шага периодической структуры меры, мкм | 3,00 |
| Допустимое отклонение от номинального значения шага периодической | ± 0,01 |
| структуры, мкм, не более |
| Значение высоты выступов в шаговых структурах меры, нм | 20 |
| Пределы допускаемых значений абсолютной погрешности определения высоты выступов в шаговых структурах, нм, не более | ±2 |
| Номинальное значение шага периодической структуры меры, мкм | 3,00 |
| Допустимое отклонение от номинального значения шага периодической структуры, мкм, не более | ± 0,01 |
| Значение высоты выступов в шаговой структуре меры, нм | 520 |
| Пределы допускаемых значений абсолютной погрешности определения высоты выступов в шаговой структуре, нм, не более | ±20 |
Сведения о методах измерений
Руководство по эксплуатации, стр. 23-53.
Нормативные документы
«Микроскопы сканирующие зондовые ФемтоСкан. Технические условия» 1706-00100353336-07 ТУ.
Рекомендации к применению
Выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям.
