Встречное сканирование - Counter-scanning - Wikipedia

Встречное сканирование (CS)[1][2][3] это метод сканирования, позволяющий исправить искажения растра, вызванные дрейфом зонда сканирующий микроскоп относительно измеряемой поверхности. Во время встречного сканирования получают два сканирования поверхности, а именно прямое сканирование и встречное сканирование (см. Рис. 1). Сканирование счетчика начинается в точке, где заканчивается прямое сканирование. Эта точка называется точкой совпадения (ТС). При счетном сканировании движение датчика по растровой линии и движение датчика от одной растровой линии к другой растровой линии выполняется в направлениях, противоположных движениям при прямом сканировании. Полученная пара изображений называется контр-сканированные изображения (CSI).

Принципы

Когда растровые искажения линейны, т.е. е., когда скорость дрейфа постоянна, для исправления дрейфа достаточно измерить координаты только одного общего признака при прямом и счетном сканировании. В случае нелинейных искажений, когда скорость дрейфа изменяется во время сканирования, количество общих особенностей на CSI, координаты которых необходимо измерить, увеличивается пропорционально степени нелинейности.

Обычно дрейф зонда микроскопа относительно измеряемой поверхности состоит из двух компонентов: одна связана с слизняк из сканер пьезокерамика, другой вызван термической деформацией инструмента из-за изменения температуры. Первая составляющая нелинейна (ее можно аппроксимировать формулой логарифм ) вторую компоненту можно рассматривать как линейную в большинстве практических приложений.

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) незанятой линией (показана пунктирной линией), (б) без незанятой линии. Цифры 1… 4 обозначают номера полученных изображений. 1, 3 - прямые изображения, 2, 4 - встречные изображения, соответствующие прямым. CP - это точка совпадения пары отсканированных изображений. Представленный растр условно состоит из четырех строк.

Встречно сканированные изображения

Встречно сканированные изображения (CSI, CSI)[1][2][3][4] представляют собой пару изображений, полученных при встречном сканировании. Во время встречного сканирования можно получить одну или две пары CSI (см. Рис. 1). Каждая пара состоит из прямого изображения и изображения, противоположного ему. Сначала получается обычное изображение, называемое прямым изображением, после чего получается встречное изображение путем изменения направления движения вдоль линии растра на противоположное, а направления движения от линии к строке растра. Прямое изображение второй пары образовано линиями обратного хода прямого изображения первой пары. Встречное изображение второй пары образовано линиями обратного хода встречного изображения первой пары. CSI предназначены для коррекции искажений, вызванных дрейфом сканирующий микроскоп зонд относительно исследуемой поверхности. Для реализации коррекции достаточно иметь хотя бы одну общую черту между прямым и встречным изображениями. По сравнению с одной парой CSI, использование двух пар требует вдвое больше памяти и времени обработки, но, с другой стороны, позволяет повысить точность коррекции и снизить уровень шума в исправленном изображении.

  • (а)

  • (б)

  • (c)

  • (г)

  • (е)

Рис. 1. Отсканированные изображения пористого оксида алюминия (AFM, 128 × 128 пикселей): а - прямое и б) встречное изображения первой пары; (в) прямое и (г) встречное изображение второй пары. Погрешность, вызванная дрейфом, составляет 25%. (e) Изображение исправленное, остаточная ошибка 0,1%.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Лапшин Р.В. (2007). «Автоматическое устранение дрейфа в изображениях зондового микроскопа на основе методов встречного сканирования и распознавания элементов топографии» (PDF). Измерительная наука и технология. Великобритания: ВГД. 18 (3): 907–927. Bibcode:2007MeScT..18..907L. Дои:10.1088/0957-0233/18/3/046. ISSN  0957-0233.
  2. ^ а б Лапшин Р.В. (2011). «Функциональная сканирующая зондовая микроскопия». В Х. С. Налва (ред.). Энциклопедия нанонауки и нанотехнологий (PDF). 14. США: Американские научные издательства. С. 105–115. ISBN  1-58883-163-9.
  3. ^ а б Юров В.Ю., Климов А.Н. (1994). «Калибровка сканирующего туннельного микроскопа и восстановление реального изображения: устранение дрейфа и наклона». Обзор научных инструментов. США: AIP. 65 (5): 1551–1557. Bibcode:1994RScI ... 65.1551Y. Дои:10.1063/1.1144890. ISSN  0034-6748. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-07-13. Получено 2011-11-28.
  4. ^ Дж. Т. Вудворд, Д. К. Шварц (1998). «Устранение дрейфа на изображениях периодических образцов с помощью сканирующего зондового микроскопа». Журнал вакуумной науки и техники B. США: Американское вакуумное общество. 16 (1): 51–53. Bibcode:1998JVSTB..16 ... 51 Вт. Дои:10.1116/1.589834. ISSN  0734-211X. Архивировано из оригинал (PDF) 10 июля 2012 г.