扫描探针显微镜基本操作

扫描探针显微镜基本操作练习一、实验目的（1）了解扫描探针显微镜的组成及测试的基本原理（2）了解仪器设备的具体的技术指标参数；（3）学会仪器设备的具体操作步骤；（4）学会设置软件中的各个参数，并知道各个参数对采集样品的影响；（5）学会分析AFM图像。二、实验设备CSPM-3000扫描探针显微镜系统1、底座，CSPM-3000扫描探针显微镜系统1、底座，2、检测头，3、观察窗，4、样品检测位置X（左右）方向调节螺杆，5、样品检测位置Y（前后）方向调节螺杆，6、激光光斑X（左右）方向调节螺杆，7、激光光斑Y（前后）方向调节螺杆，8、光斑位置检测器（PSD）垂直调节螺杆，9、光斑位置检测器（PSD）水平调节螺杆，10、探针支架把手，11、扫描器Vz电压（控制样品上下伸缩）监视表，三、实验注意事项实验注意事项：12、检测头-底座连接线，13、探头-主控机箱连接电缆D型插座。Laser-AFM探头（左：正面，右：背面1） 在激光开启后不可用眼睛直视光束！2） 开关顺序在控制计算机系统启动并进入SPM在线控制软件后，方可打开电子控制机箱的电源；在关闭电子控制机箱的电源后，方可退出SPM在线控制软件。任何连线及配件的插拔和更换都必须先关闭电子控制机箱的电源后方行（3）系统工作时禁止搬动探头四、实验步骤

样品固定1）将样品用双面胶粘在样品台上；2）打开计算机，运行并进入SPMConsole实时控制软件，打开主控机箱的电源开关；主控电源3）打开样品逼近窗口，选“样品退回”页面，按“退回样品”按钮，使扫描器下降，直至样品检测面略低于底座的上面板；4）用镊子夹住已粘好样品的样品台，小心放到磁吸样品台，样品台会被扫描器顶部的强磁体吸住，小心挪动样品台，使样品被测区居中央位置；•调节光路：1）选择控制模式为“接触”，单击“激光”键，打开激光器电源；打开激光光斑窗口；2）调整激光光斑X方向调节螺杆和Y方向调节螺杆，使激光束聚焦照射在在V形悬臂背面前端。（3）打开“激光光斑”窗口（如右图）调节“激光接收器”X,Y方向的螺杆,使光斑处于“十字架”中央的小圆圈中或附近，信号表信号读数接近于0。光斑如图所示，调节完成。•参数设置：（1）原子力显微镜参数设置，包括接触模式和轻敲模式（2）扫描隧道显微镜参数设置进入工作状态：（1）单击“高压”按钮，打开系统高压电源；（2）打开样品逼近窗口，进入自动逼近页面中，单击“自动逼近”按钮，系统

控制探头底座的步进电机开始旋转，带动样品自动逼近（如右图所示）；3） 当样品自动逼近直至碰到微悬臂探针，使微悬臂向上弯曲，信号表读数增加，系统在反馈回路作用下，加在样品扫描器垂直方向电压自动减小使样品回缩，保持信号读数等于用户所设置的参考点，这样，随着步进电机逐步前进，电压也逐渐减小，当系统检测到电压减小至0V时，步进电机立即停止转动，样品自动逼近完成；（4）①当样品与探针接触上时，样品扫描器必须能迅速回缩;②自动逼近完成后，此时信号表S和样品扫描器垂直方向电压的读数不断跳变;③在参数工具栏中将反馈回路参数积分增益逐步调大，比例增益逐步调小，使反馈回路灵敏度逐步降低，直至信号和电压读数比较稳定；（5）完成上述步骤后，随着系统和反馈回路的稳定，电压可能出现一定的偏移，如果电压读数偏离0V较多，可用如下方法进行调整：在样品逼近窗口中进入单步处理页面（如右图）①当电压读数大于0V,单击，单歩前进 系统控制样品向探针逼近一步，电压读数相应减小；②当电压读数小于0V，单击，单诙退 系统控制样品离探针退一步，电压读数相应增加；③直至电压读数接近0V,关闭样品逼近窗口。在后面进行样品检测、扫描成像过程中，如果电压读数较大偏离0V,用户可重复上述步骤重新调整，使电压回复到0V附近。•图像采集：1） 打开示波器窗口和扫描窗口；2） 按下“扫描”按钮，系统开始对样品进行检测扫描，并将每行扫描时得到的信号结果实时显示在示波器窗口，将扫描图像结果实时显示在扫描窗口中（如下图所示）；3000nm2500xan-2000nm-1500nmlOOOnm—500nm-Omn::::::::::……■…：：：：：：：：：： ■■■■■■■■■■」I I I ! II g 1 f§ § I I i匚；gj激光3000nm2500xan-2000nm-1500nmlOOOnm—500nm-Omn::::::::::……■…：：：：：：：：：： ■■■■■■■■■■」I I I ! II g 1 f§ § I I i匚；gj激光JAFM接触扫描范围1500nm*v扫描角度45deg:vX00m$VYO扫描频率100.0Hz*V参考点0.00:v积分増益50C比例増益50C*偏压0.000V*V憲荡信号増益10F滤波1:Up-Down攵设Up-Down攵设置窗口S⑶）调整亮度=AFM参数波器窗口中的信号线处于中间位置，同时调整增益参数,激光光斑使示波器窗口中的信号线幅度较大，但不会超出该窗口的上下限，这样扫K描窗口上得到的样品表面形貌图的反差增强、图像较清晰；果扫描图像结果显示样品表面存在较大倾斜，用户可选择进行检测过程I实时校正；;X0和Y0控制扫描区域（正方形区）的中心位置，扫描范通过改变扫描区域设置区中的XO、X0和Y0控制扫描区域（正方形区）的中心位置，扫描范围控制扫描区域的大小（即正方形区域的边长）。

扫描区域窗口关机顺序退出软件（1）停止扫描，打开“样品逼近窗口”，退出样品（2）关“样品逼近窗口”，关“激光”，关“高压”（3）关主控机箱电源，取出探针微悬臂，取出样品和扫描器；（4）退出SPMConsole软件。五、实验结果分析分析处