Итак, у нас есть силовая карта поверхности слюды с вирусами табачной мозаики (ВТМ). После стандартных процедур обработки топографических изображений (усреднения по строкам и выравнивания) участок поверхности можно представить в следующем виде:
Для начала нам необходимо привести силовые данные к тому виду, с которым будет удобно работать. В первую очередь необходимо избавиться от постоянного смещения кривых по вертикали друг относительно друга, возникшего еще во время сканирования из-за теплового дрейфа. Для этого воспользуемся функцией Выровнять по срезу из меню Объем, выбрав в качестве среза одну из позиций на горизонтальной части силовых кривых. Первоначально полосатое и наклоненное объемное изображение в результате этой операции непосредственно на выровненном срезе станет одноцветным, а на соседних срезах будет покрыто равномерным шумом:
Теперь перейдем к окну с текущей силовой кривой. По умолчанию в программе установлено автоматическое масштабирование шкалы по Z и большинство кривых выглядят так:
.
В целях экономии времени микроскопы при сканировании в режиме силового картирования отводят иглу от поверхности перед началом следующей кривой на столько, на сколько это кажется целесообразным исходя из высоты поверхности в предыдущей точке. Но в тех местах, где поверхность имеет «неожиданные» неровности, пороговое значение достигается раньше времени и кривая оказывается короткой (короче, чем заданный пользователем размер рампы). В файлах, полученных на микроскопах фирмы VEECO (NanoScope III, IV, V), такие кривые дополняются нулями, что существенно искажает их масштабирование:
.
В этом и в целом ряде других случаев удобнее перейти к фиксированному масштабу. При помощи стрелок выберите кривую, масштабирование которой Вас устраивает, затем правым щелчком мыши вызовите Окно настроек, во вкладке Масштабирование выберите вариант Фиксированный масштаб и нажмите кнопку Оптимизировать. Можно выставить параметры масштабирования вручную.
Теперь пора зафиксировать единицы измерения. В нашем примере силовая кривая представляет собой зависимость напряжения в вольтах от положения пьезокерамической трубки в нанометрах. В отдельном эксперименте необходимо было измерить константу k, характеризующую жесткость балки кантилевера и измеряющуюся в нм/Вольт. В данном случае она составила k = 2,90 нм/В. При помощи вертикальных синих меток выделите на наклонной части силовой кривой некоторый участок и воспользуйтесь функцией разрешение из меню Вид.
Подсчитайте, сколько нанометров должно составлять расстояние между метками по Y, домножив количество вольт на k и внесите полученное значение в поле Высота и Единицы по Z. Нажмите на кнопку OK. После этой операции все силовые кривые откалиброваны и файл полностью готов к обработке.
Просмотрев исходные данные, выберите интересующую Вас часть изображения, выделите ее на топографическом изображении при помощи стандартного инструмента Выделение и создайте копию данной области. В диалоговом окне выберите вариант Силовые данные 3D, тогда будет создана новая силовая карта:
Получается маленькая силовая карта:
В этом файле все необходимые настройки уже сделаны, калибровка готова, так что можно переходить к обработке. Попробуйте воспользоваться встроенными функциями программы ФемтоСкан для анализа силовых карт. Выберите активным объемное изображение и запустите команду Анализ силовой кривой из меню Объем. Результат анализа удобно представлять в многоцветной палитре, вот как выглядит, например, карта жесткости:
Для более детального анализа многие исследователи используют уникальные авторские алгоритмы. В этом случае, все что требуется - выделить с участка поверхности силовые кривые. Выделите все изображение или его участок и вызовите команду создать копию, в появившемся диалоговом окне выберите вариант Извлечь кривые 1), отметьте галочкой параметр Объединить извлеченные кривые. Будет создан файл, содержащий множество закладок, на каждой - пара силовых кривых подвод/отвод в точке с указанными в заголовке координатами.
Чтобы работать с этими данными в программах MatLab, Excel, Origin или в Вашем собственном приложении необходимо экспортировать данный файл в формат *.txt.