Содержание

Лабораторная работа «Основы работы на сканирующем зондовом микроскопе»

Работа посвящена освоению базовых принципов работы на современном сканирующем зондовом микроскопе (СЗМ). Работа состоит из трех частей:

Для обучения используется СЗМ модели «ФемтоСкан» (НПП Центр перспективных технологий), программное обеспечение «ФемтоСкан Онлайн», офисный пакет (OpenOffice.org или Microsoft Office)

Теоретическая часть

Студенты знакомятся с устройством микроскопа, основными компонентами, принципом функционирования обратной связи. Доступ к обучающим материалам предоставляется через специализированный веб-сайт (distant.phys.msu.ru)

Устройство сканирующего зондового микроскопа

Понятие обратной связи

ПИ-регулятор

Эмпирический метод Циглера-Никольса настройки ПИ-регулятора

о методе Циглера-Никольса

Кривые зависимости силы от расстояния

Эволюция систем управления зондовыми микроскопами Управление прибором в удаленном режиме – особенности, преимущества, недостатки

Практическая часть

Состоит из двух заданий

  1. Настройка параметров обратной связи. Доступ к установке осуществляется через Интернет посредством:

Студенты должны подобрать звенья цепи обратной связи для оптимального отклика системы на возмущение.

  1. Сканирование образца. Доступ к установке осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения.

Студенты должны получить изображения образцов для последующей обработки.

Настройка параметров обратной связи

Задание

  1. На сайте www.nanoscopy.org в разделе Scan Online произвести поочередную настройку интегрального и пропорционального звеньев, устанавливая одно из звеньев в 0 и варьируя второе от 0 до 10 с шагом 0.5, от 10 до появления генерации с шагом 5. Зафиксировать значения, при которых возникает генерация.
  2. Подобрать пару значений интегрального и пропорционального звеньев, при которых оптимально отслеживается тестовый профиль.

Отчетные материалы

Скриншоты браузера с указанием значений звеньев.

Задание

В программе «ФемтоСкан Онлайн» (см. руководство программы) произвести настройку пропорционального и интегрального звеньев:

  1. Подключиться к серверу atc-srv1 (212.192.230.66) (стр. 23 руководства)
  2. Запустить процесс «Модуляция Z» (стр. 30, 35 руководства)
  3. Подобрать пропорциональное и интегральное звенья по методу Циглера-Никольса для ПИ регулятора (частота дискретизации 15 КГц)

Отчетные материалы

Файлы с кривыми модуляции, полученными в процессе работы.

Сканирование образца

Задание

  1. Подключиться к серверу (адрес узнать у преподавателя)
  2. Произвести первоначальный подвод (при необходимости)
  3. Осуществить калибровку по кривой подвода-отвода F(Z)
  4. Получить изображения образца с разным разрешением.
    1. Изображение максимального поля сканирования
    2. Изображения 4-х квадрантов максимального поля:

Отчетные материалы

Файлы с полученными изображениями

Обработка результатов

Обработка результатов производится в специализированном программном обеспечении «ФемтоСкан Олайн». Результаты сканирования обрабатываются, анализируются, подготавливается отчет.

Отчет включает:

  1. Скриншоты веб-браузера
  2. Файлы с данными снятых кривых
  3. Файлы с данными сканированной поверхности
  4. Гистограммы распределения объектов по длине, ширине, высоте(глубине)

Отчетные материалы предоставляются в виде файла-презентации на электронную почту или через веб-интерфейс.