Atomic force microscope data post-processing algorithm for higher harmonics imaging

• Autorzy: Babicz S.

Warianty tytułu

PL

Algorytm przetwarzania danych rejestrowanych za pomoca mikroskopu sił atomowych

• Konferencja: Sympozjum Naukowe AKTUALNE PROBLEMY W METROLOGII 2013 (II ; 16.09.2013 ; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Previous works have proved that higher harmonics topography imaging using atomic force microscope (AFM) can significantly enhanced its measurement capabilities. Integrated tools dedicated to most of microscopes allow to visualize the investigated surface only by one selected harmonic. Because of the different characteristics of a sample, scanning tip and the environment, appropriate harmonic selection is time consuming and requires multiple scanning. In addition, repeated scanning guarantees no precise location of topographic formations, because the sample may be displaced. The author developed a system that allows simultaneous recording of the excitation signal, tips response signal from the photodiode and synchronization signal during typical surface scanning. The author presents an algorithm that allows higher harmonics surface imaging using these stored data.

PL

Dotychczasowe badania wykazuja, że obrazowanie topografii za pomoca mikroskopu sił atomowych (AFM, ang. Atomic Force Microscope) z wykorzystaniem wyższych harmonicznych moe znaczaco rozszerzyc jego możliwosci pomiarowe. Z uwagi na różne własciwosci próbki, igły skanujacej i srodowiska, w jakim jest przeprowadzany pomiar, dobór odpowiedniej harmonicznej jest czasochłonny i wymagałby wielokrotnego skanowania powierzchni. Autor opracował system umożliwiajacy jednoczesna rejestracje sygnału pobudzajacego wibrujaca igłe skanujaca, sygnału odpowiedzi igły z fotodiody oraz sygnału synchronizujacego. Na podstawie tego ostatniego, możliwe jest precyzyjne okreslenie momentu badania danego obszaru próbki. Wykorzystujac przedstawiony algorytm przetwarzania zarejestrowanych danych, autor obrazuje jednoczesnie powierzchnie badanej próbki za pomoca wyższych harmonicznych oraz za pomoca dedykowanego oprogramowania AFM.

Słowa kluczowe

EN

atomic force microscope; harmonics; imaging; algorithm

PL

mikroskop sił atomowych; harmoniczne; obrazowanie; algorytm

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 34
• Strony: 9--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Babicz S.

• Gdansk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Department of Metrology and Optoelectronics tel: [phone] fax: [phone]

Bibliografia

• 1. Binnig G., Quate C. F., Gerber Ch.: Atomic Force Microscope, Physical Review Letters, vol. 56, pp. 930-934, 1986.
• 2. Garcia R., San Paulo A.: Attractive and repulsive tipsample interaction regimes in tapping-mode atomic force microscopy, Physical Review B, vol. 60, pp. 4961-4967, 1999.
• 3. Cuenot S., Frétigny Ch., Demoustier-Champagne S., Nysten B.: Surface tension effect on the mechanical properties of nanomaterials measured by atomic force microscopy, Physical Review B, vol. 69, 165410, 2004.
• 4. Stark R. W, Heckl W. M.: Higher harmonics imaging in tapping-mode atomic-force microscopy, Review of Scientific Instruments 74 (12), pp. 5111-5114, 2003.
• 5. Babicz S.: The study of harmonic imaging, Pomiary Automatyka, Kontrola, n. 12, 2011.
• 6. Pawłowski S., Piskorski M., Dobinski G., Smolny M., Olejniczak W., Majcher A., Mrozek M.: Układ synchronicznej cyfrowej detekcji amplitudy i fazy składowych harmonicznych sygnału pochodzacego z sondy pomiarowej w dynamicznym mikroskopie sił atomowych, VII Seminarium Badania prowadzone metodami skaningowej mikroskopii bliskich oddziaływan STM/AFM, 2012.
• 7. Sikora A., Bednarz Ł.: The implementation and the performance analysis of the multi-channel softwarebased lock-in amplifier for the stiffness mapping with atomic force microscope (AFM), Bulletin of the Polish Academy of Sciences:Technical Sciences 60 (1), pp. 83-88, 2012.
• 8. Babicz S., Smulko J., Zielinski A.: Enhancing capabilities of Atomic Force Microscopy by tip motion harmonics analysis, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences 61 (2), 2013 (in publication).