AFM プローブの校正に必要なツール - 業界知識百科事典

AFM プローブのキャリブレーションに必要なコアツールには、標準サンプル、レーザーアライメントシステム、環境制御装置、およびキャリブレーションソフトウェアが含まれます。これらのツールを総合すると、ナノスケール測定の精度と再現性が保証されます。

I. 標準サンプル: 追跡可能な物理的参照の提供

標準サンプルはキャリブレーションの「定規」として機能し、AFM システムのさまざまなパラメーターを検証および修正するために使用されます。

1. Z-軸高さ校正サンプル

TGZ シリーズ Z- 方向標準 (TGZ1 など): 既知のステップ高さ (20.0 ± 1.5 nm) を特徴とし、Z- 軸圧電スキャナのゲインと直線性を補正するために使用されます。

Si(111) 単結晶シリコンステップ: 理論上のステップ高さ 0.19 nm の原子的に平坦な表面を備えており、超高精度の Z- 精度の校正に適しています。-

2. XY-軸スキャナの校正サンプル

TGG1 三角格子標準: 3 ± 0.05 μm の周期を特徴とし、横方向走査の非線形性、角度歪みの検出、およびチップの特性評価に使用されます。

TGX1 チェッカーボード角柱アレイ: X 方向と Y 方向の両方でピクセル寸法とスキャナーの歪みを包括的に補正できる 2D 周期構造。

3. 先端形状評価サンプル

TGT1 3D チップキャリブレーションスタンダード: 深い溝と鋭いエッジが含まれており、チップのプロファイルを再構築し、チップの鈍化や汚れによって引き起こされる画像の畳み込み効果を特定するために使用されます。

SHS シリーズピラミッドステップスタンダード (50 ～ 100 nm): 横方向の分解能とプローブの側壁の影響を評価するために使用されます。

使用上のヒント: 標準サンプルは、乾燥したほこりのない環境に保管する必要があります。-傷や汚れを防ぐため、表面に触れないようにしてください。

II.レーザーおよび光検出器システム: 力信号の正確な変換を可能にする

AFM は、レーザー反射の原理を使用してカンチレバーのたわみを検出します。このシステムでは、データの信頼性を確保するために正確な位置合わせが必要です。

レーザーエミッター: プローブカンチレバーの反射領域に集束ビームを放射します。 4 つの-象限フォトダイオード (PSPD): 反射光を受け取り、カンチレバーの微小なたわみを電気信号に変換します。

‌レーザーアライメントメカニズム‌: レーザースポットがカンチレバー後部の最適な領域内に収まるように、レーザーの位置を手動または自動で調整します。

主要な指標: 信号の飽和や過度に低い信号対雑音比 (SNR) を避けるために、信号強度をフルスケールの 80% 以上に調整する必要があります。

Ⅲ． ‌環境制御ツール: 外部干渉の排除‌

AFM は環境の影響を非常に受けやすいため、安定した動作条件を維持するには特殊な装置が必要です。

‌防振テーブル‌: 地面の振動を遮断し、原子レベルのイメージングの安定性を確保します。-

恒温恒湿室 (または研究室用 HVAC システム): 温度を 20 ～ 25 度、湿度を 40% ～ 60% に制御して、熱ドリフトと水分の吸着を最小限に抑えます。

‌電磁シールドエンクロージャ‌: 外部電磁場が信号取得に干渉するのを防ぎます。

‌- 単一点接地システム‌: 接地ループによって引き起こされるノイズの侵入を回避します。

‌注‌: わずか 1 度の温度変動により、重大な熱ドリフトが引き起こされ、長時間のスキャンの精度が損なわれる可能性があります。-。

IV. ‌運用・保守をサポートする補助工具・消耗品‌

ツール名	機能の説明
‌ピンセット（非磁性）‌	プローブの取り付けに使用されます。カンチレバーへの指の接触を防ぎ、汚染や損傷を防ぎます。
エタノール綿棒 / 糸くずの出ない布{0}	試料ステージやクランプの清掃に使用し、ゴミによるスキャンの妨げを防ぎます。
‌窒素ブロー-ガンからの噴射‌	サンプル表面から粒子状物質を除去し、プローブ先端への傷を防ぐために使用されます。
‌保存容器（真空またはデシケーター）‌	標準サンプルや予備プローブの保管に使用し、酸化や汚染を防ぎます。