CN108548943B - 一种将a-s通用样品台的坐标转换为afm样品台的坐标的方法 - Google Patents

一种将a-s通用样品台的坐标转换为afm样品台的坐标的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种将A‑S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，包括以下步骤：(1)先将放置有样品的A‑S通用样品台在SEM中观察，找到目标区域；(2)记录该区域的目标坐标；(3)将A‑S通用样品台转移到AFM样品台上，得到目标坐标在AFM样品台中的新坐标。本发明提供的将A‑S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，解决了A‑S通用样品台转移到AFM样品台后目标点坐标的重新定位，实现了SEM与AFM的联用，大大提高AFM的工作效率，极大的丰富科研人员对纳米材料的认知。

Description

一种将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法
技术领域
本发明涉及一种将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法。
背景技术
原子力显微镜是根据探针与样品之间相互作用力的大小来得到样品表面三维形貌的测试仪器，其可以测试样品微区粘弹性、导电性、表面电势和表面电场磁场分布，是研究材料微区综合性质的有力工具。然而AFM受压电陶瓷形变范围的限制，不能像电镜那样，实现目标视野从宏观到微观的连续变化，测试时寻找合适的目标区域只能借助AFM仪器自带的光学显微镜，其分辨率低，在纳米材料测试中不能有效识别目标区域，往往需要花费大量时间寻找测试目标，严重影响AFM的工作效率。此外，由于不能宏观观测样品，测试区域的选择具有一定盲目性，测试结果不一定能反应样品整体情况。
扫描电子显微镜SEM是常用的表面微观分析工具，在低加速电压和低束流的条件下仍然能够保持高分辨率，不导电样品可采用低加速电压直接在电镜下测试，不再需要在表面镀导电层，因此可保持样品表面的原始状态用于其它测试表征。
如果能够将SEM与AFM联用，利用SEM观察样品，找到样品上感兴趣的目标区域并做标记，之后再将样品上标记的目标区域转移至AFM探针下直接测试，无疑会大大提高AFM的工作效率。此外，同一微观结构的SEM与AFM测试结果相结合，就可以同时获得该结构的三维形貌、元素组成、晶相分布、粘弹性和表面电场磁场分布等诸多方面的信息，将极大的丰富科研人员对纳米材料的认知。
现阶段的SEM与AFM的联用一般为在同一片样品上原位测试，如果科研人员想要研究同一个纳米粒子在SEM与AFM下的性质只能借助装在电镜真空仓内的AFM来原位观察，这种技术的弊端显而易见：首先，真空仓内的操作给AFM测试带来诸多不便；其次，扫描电镜由于AFM探头的存在，物镜与样品之间的距离不可避免的增大，必定损失分辨率；再次，由于真空仓内电磁环境复杂，会影响AFM电磁学部分的测试结果。如果将样品从扫描电镜中取出，放在一台独立的AFM上测试，在一个样品中数以百万计的纳米粒子/结构中找到特定某一个的几率微乎其微。
现阶段市场上也存在配备了定位功能，可在同一品牌的SEM与AFM中实现亚微米精度上重现某一特定区域的仪器套装，但这种定位依赖于该品牌的样品台座，当样品从样品台座上取下又重新放回后，定位失效。样品换到另外品牌的仪器上之后，定位系统也不起作用。因此，A-S通用样品台转移到AFM仪器样品座上之后标记点坐标的重新定位及目标点坐标的转换是需要解决的技术问题。
发明内容
基于以上不足，本发明要解决的技术问题是提供一种将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，解决了A-S通用样品台转移到AFM样品台后目标点坐标的重新定位，实现了SEM与AFM的联用，大大提高AFM的工作效率，极大的丰富科研人员对纳米材料的认知。
为了解决以上技术问题，本发明采用了以下技术方案：
一种将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，包括以下步骤：
(1)先将放置有样品的A-S通用样品台在SEM中观察，找到目标区域，
(2)记录该区域在A-S通用样品台上的目标坐标；
(3)将A-S通用样品台转移到AFM样品台上，得到目标坐标在AFM样品台中的新坐标。
所述步骤(3)包括以下步骤：
(31)将AFM样品台位置归零，此时探针应位于AFM样品台原点正上方；
(32)将A-S通用样品台放置在AFM样品台上，将A-S通用样品台的坐标原点找到并与AFM样品台的坐标原点对齐；
(33)对A-S通用样品台的原点O和标记点A、B在AFM样品台上的坐标值进行修正；
(34)算出被测目标点C在AFM样品台上的新坐标(X1，Y1)。
在所述步骤(32)与所述步骤(33)之间还包括将A-S通用样品台与AFM样品台固定的步骤。
在所述步骤(1)之前还包括以下步骤：在样品台上加工出坐标网格，标记出坐标原点O并在横坐标轴上加工出定位标记点A(a，0)，在纵坐标轴上加工出定位标记点B(0，b)；
所述步骤(33)包括以下步骤：
(331)在光学显微镜下将A-S通用样品台的坐标原点移至AFM样品台的探针正下方；
(332)探针进行扫描；
(333)根据扫描结果测量出样品台上坐标原点在AFM样品台上的新坐标O(a0，b0)，横坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标A(a1，b1)以及纵坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标B(a2，b2)。
根据向量运算法则算出被测目标点C在AFM样品台上的新坐标(X1，Y1)。
采用以上技术方案，本发明取得了以下技术效果：
(1)本发明提供的将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，解决了A-S通用样品台转移到AFM样品台后目标点坐标的重新定位，实现了SEM与AFM的联用，大大提高AFM的工作效率，极大的丰富科研人员对纳米材料的认知。
附图说明
图1为A-S通用样品台上标记点与目标点的示意图；
图2为A-S通用样品台上坐标系与AFM样品台上坐标系的转换示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明提供了一种将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，包括以下步骤：
(1)先将放置有样品的A-S通用样品台在SEM中观察，找到目标区域；先在A-S通用样品台上加工出坐标网格，标记出坐标原点O并在横坐标轴上加工出定位标记点A(a，0)，在纵坐标轴上加工出定位标记点B(0，b)；
(2)记录该区域在A-S通用样品台上的目标坐标；
(3)将A-S通用样品台转移到AFM样品台上，得到目标坐标在AFM样品台中的新坐标；
(31)将AFM样品台位置归零，也就是将AFM自带的放置薄片样品的平台位置置于系统默认的(0，0)位置；AFM仪器有stage功能，可以自行校准零位置(校准零位置的含义即为AFM样品台坐标零点位于探针正下方)；
(32)将A-S通用样品台放置在AFM样品台上，将A-S通用样品台的坐标原点找到并与AFM样品台的坐标原点对齐，将A-S通用样品台与AFM样品台固定；
(33)对A-S通用样品台的原点O和标记点A、B在AFM样品台上的坐标值进行修正；
(331)在光学显微镜下将A-S通用样品台的坐标原点移至AFM样品台的探针正下方。
(332)探针在数微米范围内进行扫描；
(333)根据扫描结果测量出A-S通用样品台上坐标原点在AFM样品台上的新坐标O(a0，b0)，横坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标A(a1，b1)以及纵坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标B(a2，b2)。
(34)根据向量运算法则算出被测目标点C在AFM样品台上的新坐标C(X1，Y1)。
下面举例说明将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，如图1所示，在A-S通用样品台上刻出标记点O(0，0)、A(a，0)、B(0，b)与研究者感兴趣的目标点C(X，Y)。然后将AFM样品台位置归零；将A-S通用样品台放置在AFM样品台上，在光学显微镜下将A-S通用样品台的坐标原点找到并与AFM样品台原点位置对齐，并将A-S通用样品台与AFM样品台固定。
由于是基于光学显微镜的定位，因此，对齐的精度不高，需要进行修正。修正方法如下：在光学显微镜下将A-S通用样品台的坐标原点移至AFM样品台的原点位置，此时，AFM样品台的原点位于探针的正下方；探针进行数微米范围的扫描；根据扫描结果测量出A-S通用样品台上坐标原点与AFM样品台的坐标原点在X方向上的距离差a0，以及在Y方向上的距离差b0，得出A-S通用样品台上坐标原点在AFM样品台上的新坐标O(a0，b0)。A和B的坐标修正采用类似的方法，A和B的坐标的确定要在AFM样品台上读取定位标记点与AFM样品台的坐标原点在X和Y方向上的距离差，每个标记点与AFM样品台的坐标原点在X、Y方向上的距离差即为该点新坐标。横坐标轴上的定位标记点A与AFM样品台的坐标原点在X方向上的距离差a1，以及在Y方向上的距离差b1，得出横坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标为A(a1，b1)。纵坐标轴上的定位标记点B与AFM样品台的坐标原点在X方向上的距离差a2，以及在Y方向上的距离差b2，得出纵坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标为B(a2，b2)。目标点在AFM样品台上的新坐标未知，表示为C(X1，Y1)，如图2所示，其中，实线为A-S通用样品台的坐标系，虚线为AFM样品台的坐标系。
根据向量运算法则，在A-S通用样品台上，目标点C(X，Y)可以表示为：
Figure GDA0002672883880000041
在AFM样品台上，目标点C的新坐标表示为C(X1，Y1)，用向量表示为：
Figure GDA0002672883880000042
其中，
Figure GDA0002672883880000043
将相关向量的坐标带入后，最终计算得到X1、Y1的值如下：
Figure GDA0002672883880000044
Figure GDA0002672883880000045
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将放置有样品的A-S通用样品台在SEM中观察，找到目标区域；
(2)记录该区域在A-S通用样品台上的目标坐标；
(3)将A-S通用样品台转移到AFM样品台上，得到目标坐标在AFM样品台中的新坐标；
所述步骤(3)包括以下步骤：
(31)将AFM样品台位置归零，此时探针应位于AFM样品台原点正上方；
(32)将A-S通用样品台放置在AFM样品台上，将A-S通用样品台的坐标原点找到并与AFM样品台的坐标原点对齐；
(33)对A-S通用样品台的原点O和标记点A、B在AFM样品台上的坐标值进行修正；
(34)算出被测目标点C在AFM样品台上的新坐标C(X1，Y1)。
2.根据权利要求1所述的将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，其特征在于，在所述步骤(32)与所述步骤(33)之间还包括将A-S通用样品台与AFM样品台固定的步骤。
3.根据权利要求1所述的将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，其特征在于，在所述步骤(1)之前还包括以下步骤：在样品台上加工出坐标网格，标记出坐标原点O并在横坐标轴上加工出定位标记点A(a，0)，在纵坐标轴上加工出定位标记点B(0，b)。
4.根据权利要求3所述的将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，其特征在于，所述步骤(33)包括以下步骤：
(331)在光学显微镜下将A-S通用样品台的坐标原点移至AFM样品台的探针正下方；
(332)探针进行扫描；
(333)根据扫描结果测量出样品台上坐标原点在AFM样品台上的新坐标O(a0，b0)，横坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标A(a1，b1)以及纵坐标轴上的定位标记点在AFM样品台上的新坐标B(a2，b2)。
5.根据权利要求1所述的将A-S通用样品台的坐标转换为AFM样品台的坐标的方法，其特征在于：根据向量运算法则算出被测目标点C在AFM样品台上的新坐标(X1，Y1)。
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