STM操作说明书

初稿撰写:马进

easyScan E-STM 操作指南

1.实验材料的清洁

  1. 清洁将主要用到有剧毒的丙酮,故提前准备好口罩和一次性手套;
  2. 用棉球醮酒精,将扫描头盖上的放大镜擦干净,放置一会将其晾干;
  3. 用干净的棉球醮少量丙酮,擦拭金属线剪刀的刀口、半圆钳、尖头镊子、圆头镊子和铂铱合金细线,保证没有油污;
  4. 同样用棉球醮少量丙酮,擦拭样品台和扫描头里的引导漕,保证清洁无油腻,注意擦拭时棉球移动的方向应沿轴线方向;
  5. 注意,各种实验器材清理后,切勿再用手直接触摸,以免再次沾上油污。

2.针尖的制备和安装

制备:

  1. 用剪刀剪一小段(大约五毫米)铂铱合金线;
  2. 一只手用半圆钳夹住剪下的合金线,另一只手持剪刀,刀口与合金线呈很小的夹角(小于30°),缓缓合上剪刀,当感觉到刀口刚刚碰上合金线时,一边迅速向剪刀方向拉剪刀,一边合上剪刀。

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安装:

  1. 注意,对于扫描头里面的探针夹子,既不要弄弯,也不要把它抬得太高。
  2. 对于只有一个夹子的设备,将剪好的针尖与针尖台的凹槽平行放置,置于夹子的下面。
  3. 轻轻拉动针尖,使其进入针尖台的凹槽并压在夹子下面。
  4. 针尖要超出针尖台2-3毫米。

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3.被测样品的准备

石墨标准样品:

若表面不是很干净或不是很平整,需要将表层粘下,露出新的平整的一层。

  1. 将透明胶带展平粘在石墨样品表面,用镊子的尾端轻轻地均匀按压胶带,以使其牢固均匀地粘在样品表面;
  2. 用尖头镊子将样品紧紧地压在桌面上,另一只手拉胶带,沿一个方向迅速拉下,即将旧的一层粘在胶带上取下。

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4.进样品

  1. 将样品(粘在小金属平台上)吸在样品台上;
  2. 手持样品台后面的黑色细棒,注意:切勿触碰样品台侧面;
  3. 将其轻轻放入样扫描头的引导漕中,注意:不要放得太靠针尖,以免不慎将样品碰到针尖;
  4. 轻轻推动样品台尾部,用肉眼仔细观测,样品与针尖间的距离大约1mm时停止;
  5. 放上扫描头盖,注意:不要离样品台太近,以免移动盖时碰到样品并使样品撞针;
  6. 在保持与样品台一定距离的前提下,轻轻移转扫描头盖,使能通过盖上的放大镜很方便清晰地看到针尖与针尖在石墨表面的像。

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1.进针

  1. 扫描头上LED指示灯各种颜色的含义:橙色表示针尖与样品表面距离还太远,无法检测到隧道电流;红色表示针尖已经碰到了样品,隧道电流太大;绿色表示隧道电流正常。
  2. 首先手动进针:打开Approach Panel,点击 ,同时通过放大镜持续观察针尖与其像间的距离,当该距离在放大镜下大约为1mm时,停止手动进针。
  3. 然后自动进针:点击Approach,进针成功后,会出现对话框提示。
  4. 如果自动进针时易撞针,可将stepsize设得小一些。
  5. 若手动进针或自动进针时,Steps在增加但针尖与其像的距离并没有在减小,先尝试增加Stepsize,如果没有改善,这说明进动马达没能驱动样品台向前,此时应停止进针,取出样品台,重新用丙酮清洁样品台和引导漕。此外,进针也有可能受湿度的影响,开抽湿机,将湿度降到50%以下再试。
  6. 如果通过放大镜发现针尖已经与样品接触,但LED指示灯并不变绿,尝试更换针尖和降低湿度。
  7. 有时,进针速度很慢,LED长时间显示绿色,但并不出现进针成功的提示框,这说明并没有进针成功,只是LED在很缓慢地在红色与绿色间变化。

2.扫描图象

进针成功后,将自动开始扫描。

Scan Panel的操作:

  1. 点击Full可使Z-Range和ScanRange都变为最大。在LineView中,观察波形是否水平,若不水平,调整X-Slope使该方向水平,再将Rotation设为90,调整Y-Slope使该方向水平,最后将Rotation调回0。
  2. 较大的ScanRange可以让用户选择需要的区域进行扫描。点击Zoom即可出选择区域的箭头和Tool Info Panel,选择一个合适大小的区域,双击后即可将选区域放大。右击空白处取消选择。也可以直接减小ScanRange的值来缩小扫描范围。
  3. 减小Z-Range,可以加大扫描的起伏,从而使得到的图象越发接近样品表面的真实形貌,但注意不要一次性减得太小,以免LineView中曲线起伏太大而越界。
  4. Time/Line为探针扫描一行所用的时间。该值既不能太小也不能太大。
  5. 注意:更改参数后,应让设备完整地扫描若干次后进行下一次修改。

Feed Panel的操作:

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  1. SetPoint用来设置针尖探测到的隧道电流的参考点,自动进针时,当针尖探测到的隧道电流到达该值则开始扫描。
  2. GapVoltage用来设定针尖电压。
  3. 调整I-Gain和P-Gain可以得到质量最理想的图象。

View Panel的操作:

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  1. 收集数据时一条直线路径探针要来回扫描两次。DateType用来选择显示的信息是来自ForwardScan还是来自BackwardScan。
  2. Input用来选择采集的数据是电流值还是Z方向上探针的位移。
  3. Display用来选择数据窗口显示的类型。
  4. 点击Optimize可以自动调整可视数据范围,获得最佳的视觉效果。也可通过设置Range和Offset手动调整对比度和亮度。

注:以上三个面板及其他面板还有其他若干功能,此处不再赘述,如有需要可自行参考软件使用指南。

e-Line Software Reference

图象的获得: 若想获得照片,在ScanPanel上点击Photo可在一次扫描结束拍摄照片,如果想在扫描过程中获得照片,可先点击Stop让扫描停止。

3.数据处理

利用E-Line软件操作程序的工具条,对扫描获得的数据进行处理,可测量长度、距离、角度、粗糙度等数据。

1.无法得到清晰图象

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当图象出现如上图所示的情况时,先尝试以下做法:

  1. 不做任何改变,待投备扫描几遍后,系统趋于稳定,图象可能会有所好转。
  2. 可能是针尖吸附了一些小的颗粒,改变SetPoint或GapVoltage,再迅速改回来,看是否有好转。
  3. 重新进针。
  4. 如果上述办法都不能解决,重新剪针尖。

2.图象突然坏掉

由于该仪器非常精密,即使是很微小的噪音也会受影响,因此要尽量避免干扰

  1. 该仪器较简易,无避振系统,故应将仪器放在一个非常稳定的平台上,而且不能使平台有振动,如不能将电脑放在同一平台上。
  2. 尽量避免温度漂移。如开空调,不要用摆风吹扫描头。在使探针充分扫描的前提下,可适当减小Time/Line的值。
  • 保存测量结果;
  • 取出样品台,分别放回专用保存器皿;
  • 将实验器材整理好放回原位。

讨论区

怀着激动的心情,人生第一次写使用说明~~~感谢俞熹老师给我这次宝贵的机会。由于水平有限,难免会有很多错误,请大家不吝指教!我的联系方式可到我的页面寻找—-马进,期待与大家的讨论~ — Ma Jin 2007/11/14 00:36
很不错啊,小朋友有培养前途~ — YuXi 2007/11/14 20:48
谢谢俞老师,任重而道远呢,呵呵,继续加油! — Ma Jin 2007/11/15 00:33
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  • 最后更改: 2008/05/07 09:47
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