O microscópio de sonda de varredura é uma ferramenta de caracterização de alta precisão que é amplamente utilizada para a análise da morfologia da superfície e das propriedades físicas em nanoescala. Seus componentes principais (como sondas, scanners, sistemas de feedback, etc.) são sensíveis ao ambiente e exigem requisitos operacionais rígidos, o que resulta em diversos tipos de falhas durante o uso. A seguir estão apresentadas análises e soluções para falhas comuns que abrangem fatores mecânicos, elétricos, de software e ambientais.

I. Erros anormais de imagem

1. Imagem borrosa ou alto ruído

Possíveis razões:

Poluição ou desgaste da sonda (por exemplo, adesão de partículas da amostra, envelhecimento da sonda);

- Parâmetros de digitalização mal configurados (por exemplo, ganho excessivo e velocidade de digitalização muito rápida);

- Vibrações ambientais ou interferências eletromagnéticas;

Redução da sensibilidade dos detectores fotoelétricos (por exemplo, detectores de quatro quadrantes).

- Solução:

- Limpar ou substituir a sonda para verificar se a superfície da amostra está limpa;

- Otimizar os parâmetros de digitalização (reduzir a velocidade de digitalização, ajustar o ganho ou a proporção de feedback);

- Verifique o sistema de isolamento vibratório (por exemplo, anti-vibração, amortiguação do airbag), longe de fontes de interferência como motores e campos magnéticos;

Calibrar o caminho óptico ou substituir o detector.

A imagem apresenta listras ou distorções periódicas

Possíveis razões:

- Resposta não linear ou deslizamento do scanner piezoelétrico;

a distância entre a sonda e a amostra é muito grande ou muito pequena (por exemplo, amostra de colisão da sonda em modo de contato);

- Atraso de circuito de feedback ou desequilíbrio de parâmetros.

- Solução:

- Executar procedimentos de calibração de cerâmica piezoelétrica (por exemplo, calibração de anel aberto / fechado);

Ajustar o ponto de trabalho da sonda (por exemplo, ajustar a altura do óculo ou a posição do laser);

- Parâmetros de feedback otimizados (por exemplo, ganho proporcional, tempo de crédito).

Faixas relacionadas à sonda

Sondas frequentemente danificadas ou falhas de imagem

Possíveis razões:

- desvio angular ou instabilidade da fixação da sonda;

- presença de partículas agudas ou poluentes na superfície da amostra;

- Envelhecimento da sonda (por exemplo, fadiga da viga de suspensão, queda do revestimento).

- Solução:

- Usar um microscópio óptico para verificar o estado da instalação da sonda para garantir que a viga de suspensão seja paralela ao eixo de varredura;

- Limpeza da superfície da amostra (por exemplo, limpeza por ultra-som, limpeza de nitrogênio);

Troque a sonda regularmente (especialmente após uso prolongado).

2. Oscillação anormal da sonda (modo sem contato)

Possíveis razões:

Descida do valor Q da sonda (por exemplo, absorção de moléculas de água ou gás);

- Deslocamento de frequência do pico de ressonância do sinal de estímulo;

A pressão ambiental é instável (por exemplo, interferência no fluxo de ar).

- Solução:

Colocar a sonda em um ambiente seco (por exemplo, proteção contra vácuo ou gás inerte);

- Reajustar a frequência de estímulo para o pico de ressonância;

- selar a cavidade da amostra para reduzir a interferência do fluxo de ar.

Falhas de controle mecânico e de movimento

1. O scanner não pode inicializar ou mover o atraso

Possíveis razões:

- falha do motor de cerâmica piezoelétrica (por exemplo, ruptura de polarização de alta tensão);

- A resistência ao atrito do eixo de varredura é excessiva (por exemplo, lubrificação insuficiente do trilho deslizante);

- interrupção do sinal do controlador ou erro de comunicação.

- Solução:

- Teste de valor de capacitor piezocerâmico, substituição de unidades danificadas;

- Limpar e lubrificar os trilhos lineares, verificar os limites mecânicos;

Reiniciar o controlador ou verificar a conexão do cabo de dados.

2. desvio ou desvio de posição do banco de amostras

Possíveis razões:

- Fixação mecânica solta da mesa de amostras;

- Drift térmico (flutuações na temperatura ambiente causando expansão da amostra ou dispositivo);

- Calibração de feedback em circuito fechado falhou.

- Solução:

- Parafuso de fixação da mesa de amostras, fixação auxiliar com cola de baixa temperatura;

Estabilizar a temperatura de laboratório (± 1 ° C) para evitar a luz solar direta;

- Execute procedimentos de calibração do banco de amostras (por exemplo, calibração de grade).

Faixas elétricas e de sinal

Deslocamento ou insuficiência de intensidade do laser

Possíveis razões:

- envelhecimento do diodo laser ou diminuição da potência;

desvio do caminho óptico (por exemplo, desvio do ângulo do espelho);

O furo de recepção do detector não está alinhado.

- Solução:

- substituir o diodo laser ou ajustar a corrente para o valor nominal;

- Ajustar o ângulo do reflexo para que a mancha se concentre na parte traseira da sonda;

- Ajuste a posição do detector para garantir que o centro da mancha coincida com o orificio de recepção.

2. Desbloqueio de sinal de feedback ou interferência de ruído

Possíveis razões:

Ganho do pré-amplificador muito baixo ou largura de banda insuficiente do filtro;

- mal aterrizado provoca interferência eletromagnética;

- Quebra da linha de blindagem ou oxidação da junção.

- Solução:

- Otimizar os parâmetros do preamplificador, aumentar o filtro de baixa passagem;

- Verificar a ligação de terra para garantir a separação do sinal da fonte de energia;

- Troque o cabo de proteção e limpe a junção de oxidação.

Falhas de processamento de dados e software

1. Interrupção ou perda de quadros na coleta de dados

Possíveis razões:

- Memória insuficiente do computador ou baixa velocidade de gravação no disco rígido;

- Configuração errada dos parâmetros do software de coleta (por exemplo, taxa de amostragem não coincide);

- Falha de comunicação do cartão USB / captura de dados.

- Solução:

- Feche programas independentes, aumente a memória virtual ou substitua o disco rígido SSD;

- Ajustar a taxa de amostragem para corresponder à velocidade de digitalização;

Reinstale o driver ou substitua o cartão de captura de dados.

2. Anomalias de junção de imagem ou reconstrução tridimensional

Possíveis razões:

- Alcance de varredura além da zona de retardo piezoelétrico;

- Erros de parâmetros de processamento off-line (por exemplo, excesso de suavidade, definição de limiar inadequada).

- Solução:

- Segmentação de amostras de grande área, usando software para corrigir o atraso piezoelétrico;

- Ajuste de parâmetros de processamento de imagem (como intensidade de redução de ruído, nível de ajuste plano).

Falhas ambientais e operacionais

1. Contaminação ou exposição da cavidade da amostra

Possíveis razões:

- Selância deficiente da cavidade da amostra (por exemplo, envelhecimento do anel de borracha);

A diferença de temperatura interna e externa provoca a condensação do vapor de água.

- Solução

- substituir o anel de vedação, verificar regularmente a estanqueidade do ar;

- Pré-aquecer a câmara da amostra a temperatura ambiente para evitar o aquecimento rápido.

2. Sonda ou amostra danificada por descarga eletrostática

Possíveis razões:

- amostras ou sondas não aterrizadas;

Umidade ambiental muito baixa (<30%) resulta em acumulação de eletricidade estática.

- Solução:
- boa proteção do banco de amostras e da sonda;

- Use um umidificador ou spray anti-estático.