Compte rendu de travaux pratiques de Microscopie à force atomique

Thèmes abordés

Microscopie, force atomique, échantillonnage, fonctionnement de l'appareil, montage expérimental, microscope, paramètres, ordinateur, machine, qualité de l'image, calibrage, physique, science, précision, résolution, z-range, graphique

Résumé du document

Nous avons à notre disposition un microscope à force atomique qui permet la mesure de la topographie d'un échantillon à l'échelle nanoscopique. Notre objectif pour ce TP correspond à la compréhension de fonctionnement de l'appareil, c'est-à-dire quels sont les phénomènes physiques impliqués. De plus, nous allons expliquer les différents paramètres de réglages calibrés selon l'énoncé, afin de prendre en main l'appareil et mettre en évidence l'impact des paramètres sur la qualité de l'image.

Extraits

[...] N° Z-Range Time/Line ScanRange SetPoint PGain IGain e 0.343μm 0.3s fixe 20nN Sur cette image, nous avons à la différence du cas précédent, pris un temps d'acquisition beaucoup plus court, qui est 0,3s. Nous pouvons voir alors que l'image perd en détail et tend à être floue. Nous en déduisons alors qu'une acquisition rapide d'imagerie correspond à l'application d'un filtre passe-haut qui ne laisse passer que les éléments de l'image aux hautes fréquences, cela explique l'accentuation du contraste entre les trous et les rebords mais la perte significative en résolution. [...]

[...] IGain correspond au coefficient du gain intégrateur dans le PID de la machine; S'il y est trop faible, l'image est plus lisse mais moins précise; S'il y est trop élevé, nous apercevons des artefacts sur l'image. SetPoint correspond. S'il y est trop faible, on diminue la sensibilité de notre microscope. [...]

[...] Ainsi, il est important de prendre un Z-range idéal pour avoir une bonne image. Généralement, le Z-range idéal correspond à 3 fois la profondeur dans l'axe vertical de l'échantillon. N° Z-Range Time/Line ScanRange SetPoint PGain IGain d 0.343μm 3s fixe 20nN On peut voir dans cette image que nous avons augmenté le temps d'acquisition en passant de 1s à 3s tout en gardant les autres paramètres d'origine. Cela pourrait nous faire penser que vu que nous avons plus de temps, nous aurons alors une image de meilleure qualité. [...]

[...] Nous pouvons voir que cette formule nous permet de déduire la force grâce à la contrainte. Enfin, la machine peut être contrainte par l'utilisateur de mesurer une force constante. Ainsi, la machine va calculer l'erreur, soit la différence entre la force expérimentale et celle imposée par l'utilisateur, et ajuster la trajectoire du système, levier et pointe, grâce au scanner. Le scanner est fait par un matériau piézoélectrique qui subit une différence de potentiel pour changer sa trajectoire. Protocole expérimental Nous allons reproduire plusieurs fois la même manipulation avec un paramètres qui change. [...]

[...] En fait, ça va être comme-ci on diminue la sensibilité de notre microscope. Conclusion A l'issue de ce TP, nous savons maintenant que : Z-Range correspond à la gamme de sensibilité du microscope; S'il y est trop élévé, nous apercevons la forme de la topologie cachée par une teinte orangée; S'il y est trop faible, nous apercevons une image presque binaire en couleurs. Time/Line correspond au temps d'acquisition; S'il y est trop élevé, nous apercevons des artefacts sur l'image; S'il y est trop faible, nous apercevons une image floue. [...]