Назначение
Микроскопы сканирующие зондовые SOLVER NEXT, TITANIUM (далее C3M) предназначены для измерений геометрических параметров микрорельефа поверхности твёрдых тел.
Описание
СЗМ обеспечивает работу как в режиме сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), так и атомно-силового микроскопа (ACM) с использованием различных методик зондовой микроскопии.
Принцип действия в режиме СТМ основан на эффекте туннелирования электронов через узкий потенциальный барьер между исследуемой проводящей поверхностью образца и острием микрозонда. Детектируя туннельный ток, протекающий при постоянном электрическом смещении между микрозондом и образцом, получают информацию о характере рельефа проводящей поверхности образца.
В режиме АСМ реализуется принцип детектирования силы, действующей на острие микрозонда со стороны исследуемой поверхности. Поверхность при этом может быть как проводящей, так и не проводящей. Поддерживая с помощью обратной связи в процессе сканирования постоянную силу взаимодействия между микрозондом и поверхностью образца, регистрируют координату измеряемой точки по вертикальной оси (Z). Тем самым, измеряют параметры микрорельефа поверхности образца. Наряду с измерениями в абсолютных единицах длины, в режиме компаратора микроскоп позволяет осуществлять сличение размеров элементов микроструктуры на одном и том же образце. Этот режим позволяет исключить часть погрешности измерений, связанную с передачей единицы длины микроскопу.
В качестве микрозонда в режиме ACM используется чувствительный элемент, который представляет собой кремниевое микромеханическое изделие, на котором сформирован кантилевер с острием в виде микроиглы. В режиме СТМ в качестве микрозонда используется металлическая игла из платино-иридиевого сплава или вольфрама.
В состав СЗМ входят специальный СЗМ - контроллер, базовый блок, персональный компьютер. Конструктивно СЗМ выполнены в виде настольных приборов с отдельно устанавливаемым компьютером. По заказу СЗМ могут оснащаться рядом дополнительных устройств и принадлежностей. Модели SOLVER NEXT и TITANIUM отличаются только дизайном корпуса базового блока. Внешний вид C3M двух моделей представлен на рисунках 1 и 2. Грелками отмечены места размещения знака утверждения типа и поверительного клейма (на задней стенке базового блока).
Рисунок 2- Внешний вид контроллера и базового блока C3M TITANIUM Стрелкой показано место размещения знака утверждения типа.
Программное обеспечение
ПО выполняет настройку СЗМ, оптимизацию его параметров, управление режимами работы, выполнение сканирования, обработку результатов измерений и их хранение.
Идентификационные данные программного обеспечения СЗМ представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Идентификационные данные | Значение |
| Идентификационное наименование | Программное обеспечение для СЗМ NOVA-Рх |
| Номер версии (идентификационный номер) | не ниже 3.4.0.16096 |
| Цифровой идентификатор | 65c77e6fb18fb953cd3ac99bd832f08bad67df20 |
| Алгоритм вычисления идентификатора | Sha1 |
Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений согласно Р 50.2.077-2014 соответствует высокому уровню.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики СЗМ приведены в таблицах
2 -4.
Таблица 2 - Основные метрологические характеристики
| Параметр | Значение |
| Диапазон измерений линейных размеров в плоскости XY, мкм | от 0,01 до 90 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений линейных размеров в плоскости XY, нм | ± (0,01L+3) |
| Диапазон измерений линейных размеров по оси Z, мкм | от 0,0005 до 9 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений линейных размеров по оси Z, нм | ± (0,05L+4) |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений геометрических размеров в режиме сличения (компаратора) при размерах объекта более 10 нм, по осям X и Y, нм | ± (0,001L +1) |
| L - измеряемое значение длины, нм |
| Параметр | Значение |
| Угол между осями сканирования X и Y,... ° | от 88,5 до 91,5 |
| Угол между осью Z и нормалью к плоскости XY,.° | 5 |
| Нелинейность сканирования в плоскости XY с датчиками обратной связи, % | 0,1 |
| Отклонение от плоскостности сканирования в плоскости XY, нм, не более | 200 |
| Разрешение в плоскости XY с датчиками обратной связи, нм, не более | 0,3 |
| Разрешение по оси Z, нм, не более | 0,1 |
| Дрейф в плоскости XY, нм/с, не более | 0,2 |
| Дрейф по оси Z, нм/с, не более | 0,15 |
| Максимальное число точек сканирования по X и Y | 4000 х 4000 |
| Размеры исследуемых образцов (диаметр х толщина), мм, не более | 20 х 10 |
| Диапазон позиционирования образца в плоскости XY, мм, не менее | 5 х 5 |
| Напряжение питания переменного тока, В | от 95 до 121/ от 187 до 242 |
| Потребляемая мощность, В • А, не более | 400 |
| Г абаритные размеры СЗМ контроллера (ДхШхВ), мм, не более | 470х180х500 |
| Габаритные размеры базового блока (ДхШхВ), мм, не более | 220х330х500 |
| Масса СЗМ контроллера, кг, не более | 23 |
| Масса базового блока, кг, не более | 16 |
| Срок службы, лет | 10 |
Таблица 4
| Условия эксплуатации: |
| Температура окружающей среды, °С | от плюс 15 до плюс 25 |
| Относительная влажность при температуре плюс 25 °С, %, не более | от 50 до 80 |
| Атмосферное давление, мм рт.ст. | от 730 до 790 |
| Дрейф температуры, °С в час, не более | 1 |
| Амплитуда вибраций в полосе частот от 1 до 1000 Гц, мкм, не более | 0,5 |
Знак утверждения типа
наносится на средство измерений методом наклейки в соответствии с рисунками 1 и 2 и на руководство по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 5
| Наименование | Кол-во |
| Микроскопы сканирующие зондовые SOLVER NEXT, TITANIUM | 1 шт. |
| Комплект соединительных кабелей | 1 шт. |
| Программное обеспечение (NOVA-Pх) на CD-диске | 1 шт. |
| Набор кантилеверов (измерительных зондов) | 50 шт. |
| Набор для поверки и калибровки, включающий 3 меры: меру периода и высоты линейную TGQ1; меру периода линейную TDG01; меру периода и высоты линейную TGZ1 | 1 шт. |
| Комплект рабочих принадлежности для СЗМ | 1 шт. |
| Методика поверки | 1 шт. |
Поверка
осуществляется в соответствии с документом МП 64047-16 «Микроскопы сканирующие зондовые SOLVER NEXT, TITANIUM. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ВНИИМС» 11 марта 2016 г. Знак поверки наносится в виде голографической наклейки на свидетельство о поверке.
Основные средства поверки:
- мера периода и высоты линейная TGQ1 (ГР№ 41680-09);
- мера периода линейная TDG01 (ГР№ 41676-09);
- мера периода и высоты линейная TGZ1 (ГР № 41678-09).
Сведения о методах измерений
Методики проведения измерений и их описание приведены в разделах 7-11 Руководства по эксплуатации.
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к микроскопам сканирующим зондовым SOLVER NEXT, TITANIUM
Технические условия ТУ 4254-004-40349675-2015.
64047-16: Описание типа СИСкачать205.9 Кб
