Номер по Госреестру СИ: 28666-10
28666-10 Микроскопы сканирующие зондовые
(Solver HV, Solver HV-MFM, Solver SNOM, Smena, Solver PRO, Solver PRO-M, Solver FD, Solver P47-PRO, Solver PRO-EC, Solver MFM, Solver BIO-M, Solver OPEN)
Назначение средства измерений:
Микроскопы сканирующие зондовые Solver HV, Solver HV-MFM, Solver SNOM, Smena, Solver PRO, Solver PRO-M, Solver FD, Solver P47-PRO, Solver PRO-ЕС, Solver MFM, Solver BIO-M, Solver OPEN (далее C3M Solver) предназначены для измерений трехмерной топологии и параметров микрорельефа поверхности конденсированных сред с атомарным разрешением.

Внешний вид.
Микроскопы сканирующие зондовые
Рисунок № 1
Программное обеспечение
Управление процессом измерений осуществляется от контроллера и PC совместимого компьютера с помощью программного обеспечения. Управляющие сигналы от СЗМ контроллера поступают в измерительную головку. Управление СЗМ-контроллером осуществляется с помощью компьютерного программного обеспечения посредством специальной PCI-платы или интерфейса USB 2.0. При помощи программного обеспечения осуществляется настройка прибора, оптимизация его параметров, управление режимами работы, выполнение сканирования, обработка результатов измерений и их хранение.
Идентификационные данные программного обеспечения микроскопов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Идентификационные данные |
Значение |
Идентификационное наименование ПО |
Программное обеспечение для СЗМ |
Номер версии (идентификационный номер) ПО |
не ниже 1.1.0.1824 |
Цифровой идентификатор ПО |
fabb032420d4483e9b2843ffc96425321e45cee8 |
Алгоритм вычисления идентификатора ПО |
Sha1 |
Защита программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных
изменений согласно Р 50.2.077-2014 соответствует высокому уровню.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типананосится на лист № 3 руководства по эксплуатации типографским способом и корпус прибора методом наклейки.
Сведения о методиках измерений
Сведения о методиках (методах) измерений приведены в Руководстве по эксплуатации.
Нормативные и технические документы
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к микроскопам сканирующим зондовым Solver HV, Solver HV-MFM, Solver SNOM, Smena, Solver PRO, Solver PRO-M, Solver FD, Solver P47-PRO, Solver PRO-ЕС, Solver MFM, Solver BIO-M, Solver OPEN:
Технические условия ТУ 4254-003-58699387-20-10.
Поверка
Поверкаосуществляется в соответствии с документом МП 28666-10 «Микроскопы сканирующие зондовые семейств Solver и Ntegra. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ВНИИМС» 19 мая 2010 г с изменением № 1, утвержденным 19.03.2015 г.
Основные средства поверки:
-
• мера периода и высоты линейная TGQ1 (ГР№ 41680-09);
-
• мера периода и высоты линейная TGZ3 (ГР № 41678-09);
-
• мера периода линейно-угловая TGG1 (ГР№ 41677-09).
Изготовитель
Закрытое акционерное общество «Нанотехнология МДТ» (ЗАО «НТ-МДТ»)
Адрес: 124482, Москва, Зеленоград, корп.100, E-mail: spm@ntmdt.ru, Телефон: 499-735-03-05, Факс: 499-735-64-10
Испытательный центр
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научноисследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС»)
Адрес: 119361, г. Москва, ул. Озерная, д.46
Тел./факс: (495)437-55-77 / 437-56-66;
E-mail: office@vniims.ru, www.vniims.ru
СЗМ Solver представляют собой стационарные автоматизированные
многофункциональные измерительные системы.
СЗМ Solver обеспечивает работу как в режиме сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), так и атомно-силового микроскопа (ACM) с использованием различных методик зондовой микроскопии.
Принцип действия СТМ основан на квантовом эффекте туннелирования электронов через узкий потенциальный барьер между исследуемой проводящей поверхностью образца и острием микрозонда. Детектируя туннельный ток, протекающий при постоянном электрическом смещении между микрозондом и образцом, получают информацию о топографии проводящей поверхности в атомном масштабе. ACM реализует принцип измерений силы, действующей на острие микрозонда со стороны исследуемой поверхности, как проводящих, так и диэлектрических сред. Поддерживая с помощью обратной связи постоянной силу взаимодействия между микрозондом и поверхностью образца, регистрируют положение острия микрозонда, что позволяет получить трехмерное изображение топографии поверхности.
В состав СЗМ входит набор измерительных СЗМ головок, электронный блок и управляющий персональный компьютер.
В качестве зонда в ACM используется чувствительный элемент - кантилевер, который представляет собой кремниевый монокристалл, на котором сформирована балочная структура с острием в виде микроиглы. В СТМ в качестве зонда используется металлическая игла из платиновых сплавов.
Сканирование в различных диапазонах обеспечивается с помощью заменяемых пьезосканеров. Конструкция блока подвода и сканирования СЗМ Solver обеспечивает ручной и автоматический подвод образца к зонду; установку АСМ/СТМ головок на блок подвода без дополнительных приспособлений; простую процедуру замены и установки сканера и держателя образца.
Приборы позволяют проводить сканирование как зондом или образцом, так и комбинированно, на воздухе, в газовой и жидкой средах. Конструктивно СЗМ Solver выполнены в виде настольных приборов с отдельно устанавливаемым компьютером. По заказам приборы оснащаются широким набором дополнительных устройств и принадлежностей.
Внешний вид C3M Solver представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид C3M Solver.
Таблица 1 Общие методические возможности СЗМ семейства Solver
Методики сканирующей ближнепольной оптической микроскопии |
Методики СТМ/АСМ при атмосферном давлении |
Измерения в вакууме |
Измерения, связанные с нагреванием образца |
Измерения в жидкой фазе | |||||
СБОМ |
СТМ |
ACM |
СТ М |
ACM |
СТМ |
ACM |
СТМ |
ACM | |
SOLVER HV |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
SOLVER HV-MFM |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
SOLVER SNOM |
+ |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- | |
ИГ SMENA |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ | ||
SOLVER PRO |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
SOLVER PRO-M |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
SOLVER FD |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- | ||
SOLVER P47-PRO |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
SOLVER P47H-PRO |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
SOLVER PRO-EC |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ | ||
SOLVER MFM |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
+ | ||
SOLVER BIO-M |
- |
- |
+ |
- |
+ |
- |
+ | ||
SOLVER OPEN |
- |
- |
+ |
- |
- |
+ |
- |
+ |
определяется заказом и отражается в спецификации. Основной комплект поставки в соответствии с таблицей 6.:
Таблица 6
№ |
Наименование |
1 |
Заменяемый сканер X,Y, Z (1 х 1 х 1мкм (±10%)). |
2 |
Заменяемый сканер X,Y, Z(10xl0х2.0 мкм (±10%)). |
3 |
Заменяемый сканер X,Y, Z (100 х 100 х 5.0 мкм (±10%)). |
4 |
Универсальная ACM головка (сканирование образцом). |
5 |
Универсальная сканирующая СЗМ головка СМЕНА (100 х 100 х 100 мкм (±10%)). |
6 |
СТМ головка с диапазоном токов 30пА-50нА (сканирование образцом). |
7 |
Юстировочный столик для резонансных методик ACM с возможностью измерять ток в системе зонд-образец. |
8 |
Юстировочный столик для резонансных методик ACM с возможностью подавать постоянное и переменное напряжение на проводящий кантилевер для работы в динамических режимах измерения емкости. |
9 |
Базовый блок Solver Pro. Содержит систему моторизованного подвода, штуцер ввода воздуха/газа для работы в контролируемой атмосфере, разъемы термостолика и напряжения смещения, зеркало для видеосистемы. Ручной перемещатель по X, Y. |
10 |
Защитный колпак. |
11 |
Электронный блок управления (СЗМ контроллер). |
12 |
PCI плата сопряжения электронного блока с персональным компьютером и интерфейсный кабель. |
13 |
Программное обеспечение для получения и обработки изображений. |
14 |
Набор кантилеверов. |
15 |
Рабочие принадлежности для СЗМ. |
Дополнительное оборудование, поставляемое по отдельному заказу (Таблица 7).
Таблица 7
№ |
Наименование |
1 |
Сканирующая СЗМ головка СМЕНА с емкостными датчиками перемещения. |
2 |
Сканирующая СЗМ головка СМЕНА для работы в жидкости. |
3 |
У ниверсальная сканирующая СЗМ головка СМЕНА для исследования магнитных материалов (100 * 100 х 10.0 мкм (±10%)). |
4 |
СТМ головка с диапазоном токов ЗпА-5нА (сканирование образцом). |
5 |
Юстировочный столик с открытой/закрытой жидкостной ячейкой для ACM измерений в методах контактной или полуконтактной ACM. |
6 |
Держатель образца с платформой нагревания (до 150 °С) и датчиком температуры. |
7 |
Оптический микроскоп с непрерывной ручной регулировкой. |
8 |
Штатив для оптического микроскопа. |
9 |
Набор поверенных мер нанометрового диапазона. |
10 |
Компьютер и монитор. |
приведены в таблице 3. Таблица 3
Параметр |
Значение |
Диапазон измерений линейных размеров в плоскости XY не менее, мкм |
0-90* |
Диапазон измерений линейных размеров по оси Z не менее, мкм |
0-10* |
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений линейных размеров в плоскости XY не более, % |
±1 |
Пределы допускаемой относительной погрешности измерений линейных размеров по оси Z не более, % |
±5 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности сличения геометрических размеров в режиме компаратора (при номинальных размерах более 10 нм), нм |
±(1+0,001L) |
У гол между осями сканирования X и Y, градус |
90,0±1,5 |
У гол между осью Z и нормалью к плоскости XY не более, градус |
5 |
Нелинейность сканирования в плоскости XY не более, % |
0,5 |
Неплоскостность сканирования в плоскости XY не более, нм |
100 |
Разрешение в плоскости XY не более, нм |
0,15 |
Разрешение по оси Z не более, нм |
0,1 |
Дрейф в плоскости XY не более, нм/с |
0,2 |
Дрейф по оси Z не более, нм/с |
0,15 |
Максимальное число точек сканирования по X и Y |
4000x4000 |
Размеры исследуемых образцов (диаметр х толщина) не более, мм |
100 х 20 |
Напряжение питания переменного тока, В |
110/220 (+10/-15%) |
Потребляемая мощность не более, Вт |
120 |
Г абаритные размеры электронного блока не более, мм |
445x160x500 |
Г абаритные размеры СЗМ не более, мм |
240x345x280 |
Масса не более, кг |
44 |
*Метрологические характеристики указаны для СЗМ семейства Solver с измерительной головкой типа «СМЕНА». При использовании других измерительных головок и сканеров из комплекта СЗМ семейства Solver показатели точности измерений метрологически не нормируются. Соотношение между техническими возможностями различных типов измерительных головок и сканеров представлены таблице 4 и 5.
Таблица 4. Микроскопы снабженные сканерами с емкостными датчиками перемещения
Технические характеристики |
ИГ типа «Смена» |
ИГ типа «СНОМ» |
Диапазон измерений линейных размеров в плоскости XY, мкм |
100±10 |
100il0 |
Диапазон измерений линейных размеров по оси Z, мкм |
10±1 |
10±1 |
У гол между осями сканирования X и Y, градус |
90,0±1,5 |
90,0±1,5 |
У гол между осью Z и нормалью к плоскости XY не более, градус |
5,0 |
5,0 |
Величина нелинейности сканирования в плоскости XY не более, % |
0,5 |
0,5 |
Величина неплоскостности сканирования по XY не более, нм |
100 |
400 |
Таблица 5. Микроскопы снабженные сканерами без емкостных датчиков перемещения
Технические характеристики |
Нижние сканеры |
ИГ типа «Смена» | |||
1 мкм |
3 мкм |
10 мкм |
100 мкм |
100 мкм | |
Диапазон измерений линейных размеров в плоскости XY, мкм |
1,0±0,1 |
3,0±0,3 |
10,0±1,0 |
100±10 |
100±10 |
Диапазон измерений линейных размеров по оси Z не менее, мкм |
1.1 |
1.5 |
2 |
3.5 |
3.5 |
У гол между осями сканирования X и Y, градус |
- |
90,0±2,0 |
90,0±2,0 |
90,0±2,0 |
90,0±2,0 |
У гол между осью Z и нормалью к плоскости XY не более, градус |
- |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
Величина нелинейности сканирования в плоскости XY не более, % |
- |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Величина неплоскостности сканирования по XY не более, нм |
- |
20 |
20 |
200 |
200 |