ГОСТР ИСО 27911—2015
5 Основные положения
5.1 БСОМ — это вид сканирующего микроскопа с зондом, имеющим диафрагму, которая может со
бирать свет с поверхности испытуемого образца на расстоянии, меньшем длины волны света. В данной
области интенсивность электромагнитной волны, выходящей через апертуру, экспоненциально уменьша
ется в зависимости от расстояния. Данная область называется ближней зоной. Двумерное изображение
БСОМ состоит из пикселей, которые содержат оптическую информацию (интенсивность света или число
фотонов, измеренных для каждого пикселя). Для апертурных БСОМ открытая оптическая диафрагма с
субалинноволновым диаметром расположена на вершине острия зонда. С ее помощью свет излучается
и/или собирается. Диафрагма БСОМ сканирует поверхность образца в области ближней зоны. Так как ди
афрагма расположена очень близко к поверхности, размер освещенной площадки (или той. с которой со
бирают свет) определяется не длиной волны, а в большинстве случаев размером диафрагмы. Так как
размер диафрагмы может быть не более нескольких десятков нанометров, пространственное разреше
ние БСОМ гораздо лучше, чем теоретический предел разрешения стандартногодальнопольногооптичес
кого микроскопа. Пространственное разрешение ограничено возможностью уменьшения размера
диафрагмы, который не может быть намного меньше толщины оболочки металлического покрытия зонда
БСОМ. из которого сделана диафрагма. К тому же. с уменьшением диаметра диафрагмы существенно
уменьшается интенсивность проходящего излучения, которую невозможно зарегистрировать.
5.2 Виды работ на БСОМ
5.2.1 Основная информация
Далее описаны различные режимы эксплуатации БСОМ. В настоящем стандарте представлен
апертурный БСОМ. работающий в излучательном, собирательном режимах или в режиме излуче-
ние/сбор. Контроль величины зазора между образцом и зондом обеспечивается с помощью метода
shear-force с использованием оптического или электрического преобразования для зонда с прямым во
локном и отклонения кантилевера.
5.2.2 Классификация
5.2.2.1БСОМ могут классифицироватьпо принципам, спомощью которыхсвет подают на образец
или собирают с него.
a) режим освещения: свет поступает через апертуру и собирается объективом в дальней
зоне:
b
) режим сбора фотонов: образец освещают светом из дальнопольного источника или возбужда
ют для излучения света с помощью других средств и свет детектируют (собирают) с помощью диафраг
мы БСОМ:
c) комбинированный режим (излучения/сбора): диафрагму БСОМ используют идля освещения, и
для сбора.
5 2.2.2 БСОМ также могут классифицировать по положению собирающей оптики относительно
оптико-осветительной системы:
a) режим работы в отраженном свете: освещение и сбор осуществляют на одной стороне образца
в любом из трех режимов, описанных ранее;
b
) режим работы в проходящем свете: собирающая оптическая и оптико-осветительная системы
расположены на противоположных сторонах образца. В большинстве случаев данный режим дополня ют
режимом работы в отраженном свете для повышения эффективности регистрации сигнала.
5.2.3 Контроль зазора между образцом и поверхностью образца
Зазор между зондом БСОМ и поверхностью обычно контролируют одним издвух методов, завися
щих от типа эонда:
a) shear-force: зонд БСОМ прикреплен к пьезотрубке или камертону и вибрирует вдоль поверхнос
ти с амплитудой в несколько нанометров. Обратная связь обеспечивается для поддержания амплитуды,
фазы или частоты постоянной вибрации. Для гомогенных поверхностей это обеспечивается постоянным
зазором; для большинства материалов со структурированной поверхностью ситуация более сложная,
но приблизительный постоянный зазор часто сохраняется;
b
) кантилевер: зонд БСОМ консольный, так что могут быть использованы различные пути контро
ля наконечника атомно-силового микроскопа. В частности, отклонениелазерного луча от конца наконеч
ника можно использовать для определения топографии поверхности и сохранения неизменной ширины
зазора.
5.3 Методы измерения латерального разрешения БСОМ
Пространственное разрешение БСОМ в основном определяется размером диафрагмы зонда. Кро
ме того, особенности исследуемого образца, пикселизации и отношения «сигнал-шум» могут ухудшать
2