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:

1. Теоретическая часть
2. Практическая часть
3. Обработка результатов

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

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

• Сканирующий атомно-силовой микроскоп
• Устройство АСМ

• Обратная связь (техника)

• ПИД-регулятор
• PID_controller

о методе Циглера-Никольса

• http://www.ntmdt.ru/spm-principles/view/force-distance-curves
• http://www.mechmat.caltech.edu/~kaushik/park/1-6-2.htm

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

Состоит из двух заданий

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

• веб-браузера,
• программы ФемтоСкан Олайн.

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.

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.

Скриншоты браузера с указанием значений звеньев.

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)

Файлы с кривыми модуляции, полученными в процессе работы.

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:

Файлы с полученными изображениями

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.