Set-Point в програмі управління скануванням. Керуючий сигнал, що подається на Z-секцію сканера, служить джерелом даних для відтворення рельєфу поверхні зразка.
Зразок (зазвичай на підкладці) встановлюється на тримач зразка. На змінне підставу встановлюється вимірювальна головка. Після цього, за допомогою моторизованої гвинтовий опори, зонд підводиться до зразка на відстань, що визначається параметром Set-Point і, починається сканування в площині зразка.
Для введення лазерного випромінювання вільний кінець оптичного волокна очищається від полімерного покриття і сколюється. Потім кінець волокна закріплюється на юстирувальному столику лазерного модуля. Лазерне випромінювання фокусується об'єктивом на кінці волокна. Випромінювання поширюється по оптичному волокну до вихідний апертури на загостреному кінці волокна, при цьому поверхня досліджуваного зразка зважаючи малої відстані між зондом і поверхнею виявляється в ближньому полі виходить з волокна оптичного випромінювання. Вихідний з кінчика зонда випромінювання розсіюється зразком, при цьому частина розсіяного випромінювання збирається оптичною системою і спрямовується на детектор ФЕУ. Сигнал з ФЕУ служить джерелом даних для відтворення оптичного зображення зразка.
Розглянемо Shear-force метод контролю відстані зонд-поверхня в бліжнепольном оптичному мікроскопі.
Для роботи СБОМ необхідно утримувати зонд над поверхнею на відстанях порядку 10 нм і менше. Існують різні вирішення даної проблеми, однак найбільш широке поширення одержали СБОМ з так званим shear-force методом контролю відстані між зондом і зразком.
Найчастіше застосовуються схеми shear-force контролю з використанням п'езодатчіка на основі кварцового резонатора камертоном типу (Рис. 33).
Рис. 33. Схема «shear-force» сенсора відстані зонд-поверхня на основі кварцового резонатора камертоном типу
Зонд СБОМ кріпиться до кварцові резонатори за допомогою клею. Вимушені коливання камертона на частоті, близькій до резонансної частоти системи зонд - кварцовий резонатор, збуджуються за допомогою додаткового пьезовібратора. При цьому зонд здійснює коливальний рух паралельно поверхні зразка. Вимірювання сили взаємодії зонда з поверхнею проводиться за допомогою реєстрації зміни амплітуди і фази згинальних коливань кварцового резонатора на частоті збудження (по змінної складової напруги на електродах резонатора U (t)). Теорія shear-force контролю досить складна, і тут ми обмежимося лише якісними міркуваннями. При зближенні зонда і зразка спостерігаються кілька ефектів. По-перше, з'являється додаткове ДИСИПАТИВНИХ взаємодія зонда з поверхнею за рахунок сил в'язкого тертя (в тонкому прошарку повітря, прилеглого до поверхні, і в тонкому шарі адсорбованих молекул на поверхні зразка).
Це призводить до зменшення добротності системи, а, отже, до зменшення амплітуди коливань і уширению АЧХ і ФЧХ системи зонд-резонатор на резонансній частоті. По-друге, при малих відстанях зонд-поверхня відбувається зміна моди коливань в системі зонд-резонатор. У вільному стані мода коливань відповідає коливанням стрижня з вільним кінцем, а при зближенні із зразком (у межі при торканні зонда поверхні) переходить в коливання стрижня із закріпленим кінцем. Це призводить до збільшення резонансної частоти в системі зонд-резонатор, тобто зрушенню АЧХ в бік більш високих частот.
Зміни амплітуди і фази згинальних коливань в системі зонд-резонатор використовуються в якості сигналів зворотного зв'язку для контролю відстані зонд-поверхня в бліжнепольних оптичних мікроскопах.
На практиці використовуються кілька конструктивних схем ближ-непольного оптичного мікроскопа. Найбільш часто реалізується схема, в якій оптичне випромінювання лазера локалізується в просторі за допомогою волоконного зонда (безапертурний). Така схема дозволяє отримати максимальну потужність випромінювання в області субволнового отвори і проводити дослідження зразків як на відображення (Мал. 34 а) для непрозорих зразків, так і на просвіт (Рис. 34 б) для прозорих і напівпрозорих зразків.
Рис. 341. Можливі конфігурації бліжнепольного оптичного мікроскопа
Для збільшення чутливості випромінювання, відбите від зразка або минуле крізь зразок, збирається на фотоприймачі за допомогою фокусирующего дзеркала або лінзи. Крім того, дана конфігурація СБОМ широко використовується в експериментах по бліжнепольной оптичної літографії.
В експериментах, коли потрібні високі рівні оптичного накачування (як, наприклад, при дослідженні локальних нелінійних властивостей зразків), реалізується схема, в якій потужне лазерне випромінювання направляється на досліджувану структуру, а прийом здійснюється за допомогою бліжнепольного зонда (Мал. 34 в , г).
Цікава, але менш поширена схема, в якій збудження структури і прийом бліжнепольного випромінювання здійснюються через зонд мікроскопа, наведена на Рис. 35. ...
