Ученые повысили точность изображения сканирующих микроскопов

МОСКВА, 30 апр — РИА Новости. Исследователи Томского политехнического университета (ТПУ) и Тверского государственного технического университета (ТГТУ) нашли способ повысить до десяти раз точность микроскопов с нанометровым разрешением, предложив метод компенсации колебаний иглы микроскопа, которые оказывали негативное влияние на качество изображения. Результаты опубликованы в журнале Applied Surface Science Volume.

Как сообщили сотрудники ТПУ, метод сканирующей зондовой микроскопии с нанометровым разрешением основан на получении отклика зонда на взаимодействия иглы с поверхностью. Есть множество причин недостаточной точности метода, одна из них вызвана нестабильностью кантилевера, на конце которого находится игла.

Обычно, по словам ученых, исследователи рассматривают только колебания кантилевера. Однако игла вибрирует вместе с кантилевером, и у нее также есть свои собственные колебания, частота которых отличается от частоты кантилевера. Авторы исследования рассмотрели именно колебания иглы SWCNT.

Ученые ТПУ и ТГТУ проанализировали смещения наконечника иглы SWCNT от положения равновесия, воспользовавшись моделью математического маятника, создали модель уравнения колебаний иглы и установили аналитическую связь параметров иглы с характеристиками ее неустойчивости.

"На основе соотношений между колебанием иглы, ее топографией и структурными свойствами мы проанализировали движения иглы в системе "атомы иглы — атомы поверхности" и выяснили, что колебания иглы приводят к увеличению размера фрагмента исследуемой поверхности до размера траектории колебания иглы", — рассказала доцент отделения нефтегазового дела ТПУ Вера Деева.

Авторы исследования предложили компенсировать колебания иглы, выделяя отклонения центра острия иглы и центра сегмента поверхности под иглой в плоскости XY, с последующим их исключением из сигнала оптического датчика, используя модуляцию сигнала.

Предложенный метод компенсации колебания иглы, по словам ученых, предотвращает негативное влияние ее вибрации на качество изображения сканирующего микроскопа, уменьшая размытие сигнала. Это обеспечивает более высокую степень точности определения фрагмента исследуемой поверхности — от двух до десяти раз в зависимости от ее топографии и соразмерности ее неровностей размеру иглы.

В дальнейшем специалисты планируют исследовать возможность создания игл SWCNT с заданными параметрами осцилляции путем размещения в нужной последовательности атомов выбранных материалов, учитывая влияние выпадения или отсутствие атомов в листе SWCN. Это может быть полезным для многих наноотраслей, например для медицины при воздействии изнутри на внутренние стенки сосудов.