Туннельный микроскоп как система технического зрения для визуализации нанорельефа поверхности Карташев Всеволод Владимирович Карташев Владимир Алексеевич ИПМ им. М.В. Келдыша РАН Москва, 2010

Сканирование при постоянной высоте (величина туннельного зазора 0,5 нм, т.е. два диаметра атома) Механическая развертка Изображение сигнала – суперпозиция формы зонда и истинного рельефа поверхности – Отсутствие наблюдаемости – Возможность появления артефактов Введение Построчное сканирование слева направо СТМ «УМКА» Изображение зонда СТМ в разных масштабах, полученное с помощью электронного микроскопа 2

Взаимодействие зонда СТМ с поверхностью Рельеф поверхности Траектория зонда Зонд 3 Возможно сканирование боковой поверхностью Увеличение выступовУменьшение впадин

Особенности функционирования зондового микроскопа Выпрямление линии движения зонда Гистерезис Устранение искажений, вызванных крипом 4 Тестовая поверхность (слева), результат ее сканирования (справа)

Предварительная обработка изображений Фильтр Гаусса Медианный фильтр Выделение краев Сегментация и поиск неоднородностей Современное ПО зондовых микроскопов позволяет осуществлять обработку с помощью стандартных графических пакетов. Она сводится к применению функционала к измерению: R i =F i (R i -1,P i ), где Ri – данные, которые получаются после выполнения i -й команды, Fi – функция преобразования данных, Pi – множество параметров преобразования данных на шаге i. Стандартные графические фильтры: 5

Размеры выступов уменьшились Размеры вогнутостей увеличились Устранены шумы Четко видна структура расположения нанообъектов Структуры имеют скругленные границы Игла не может проникнуть в острое место Расширенная обработка 6 Исх.Рез-т

Масштабы и результаты обработки 7 РЭМ-изображение платины Область интереса Разность между изображениями

Выводы СТМ как устройство технического зрения отличается тем, что область видимости нельзя наблюдать непосредственно. Заключение о корректности получаемых результатов можно получать только основываясь на косвенной информации. Благодаря учету радиуса закругления зонда, удается добиться повышения разрешающей способности и достоверности получаемых изображений. 7

Проблемы программного обеспечения СЗМ Спасибо за внимание.