Способы или устройства для измерения или анализа нано-структур – B82Y 35/00

Сканирующий зондовый микроскоп включает в себя первый и второй зонды для сканирования образца при поддержании расстояния до поверхности образца, кварцевые резонаторы, удерживающие каждый из первого и второго зондов, и модулирующий генератор для обеспечения вибрации определенной частоты первого зонда, которая отличается от резонансной частоты каждого кварцевого резонатора. Блок управления контролирует вибрацию определенной частоты первого и второго зондов, выявляет близость первого зонда и второго зонда друг к другу на основании изменения определенных частот и регулирует привод первого и второго зондов. Технический результат - предотвращение столкновений первого и второго зондов при их перемещении. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 45 ил.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения дефектов и трещин на поверхности металлического оборудования и трубопроводов. На поверхность контролируемого объекта наносят напылением наночастицы золота цилиндрической формы длиной не более 100 нм и с толщиной слоя, обеспечивающей заполнение полостей потенциальных трещин, после чего производят сушку поверхности с последующим удалением с нее слоя напыления. Затем осуществляют построчное сканирование поверхности объекта лучом фемтосекундного лазера и одновременно регистрируют интенсивность сигнала двухфотонной люминесценции в каждой исследуемой области с фиксированием местоположения указанной области, соответствующего координате объекта, и формируют двумерный массив значений интенсивности сигнала двухфотонной люминесценции с получением карты распределения интенсивностей свечения наночастиц, возбуждаемых лазерным излучением. Изобретение позволяет диагностировать поверхностные дефекты в металлоконструкциях с обеспечением ранней диагностики дефектов. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение может быть использовано в области разработки материалов на основе алмаза для магнитометрии, квантовой оптики и биомедицины. Способ определения угла разориентированности кристаллитов алмаза в композите алмаза включает помещение композита алмаза в резонатор спектрометра электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), измерение спектров ЭПР азотно-вакансионного NV-дефекта в композите алмаза при разных ориентациях композита алмаза относительного внешнего магнитного поля, сравнение полученных зависимостей линий ЭПР с рассчитанными положениями линий ЭПР NV-дефекта в монокристалле алмаза в магнитном поле, определяемыми расчетным путем. Затем по увеличению ширины линии ЭПР в композите алмаза по сравнению с шириной линии ЭПР в монокристалле алмаза определяют угол разориентированности кристаллитов алмаза. Изобретение обеспечивает более высокую точность измерений. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области калибровки оптических цифровых и конфокальных микроскопов, растровых электронных микроскопов и сканирующих зондовых микроскопов при измерении микронных и нанометровых длин отрезков. Тестовый объект для калибровки микроскопов выполнен в виде канавочных структур, стенки которых имеют наклонный профиль, плоское основание и разную ширину на поверхности и на дне. Для всех элементов выдержан постоянный угол между боковой стенкой и плоскостью дна. Линейные размеры по крайней мере части элементов отличаются друг от друга в заданное количество раз, а линейные размеры наибольшего элемента могут быть измерены с высокой точностью на используемом при проведении измерений аттестованном измерительном оборудовании. Техническим результатом является независимость результата измерений от температуры среды и повышение точности измерений длин отрезков, характеризующих профиль элемента рельефа, в большом диапазоне длин. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Система (29) обнаружения динамического зонда предназначена для использования со сканирующим зондовым микроскопом такого типа, который включает в себя зонд (18), который перемещается периодически к поверхности образца и от поверхности образца. При сканировании поверхности образца интерферометр (88) формирует выходной сигнал высоты, указывающий разность хода между светом, отраженным от зонда (80a, 80b, 80c), и опорным лучом высоты. Устройство обработки сигнала отслеживает сигнал высоты и получает измерение для каждого цикла колебаний, которое указывает на высоту зонда. Система обнаружения может также включать в себя механизм обратной связи, который действует для поддержания среднего значения параметра обратной связи на заданном уровне. Технический результат - увеличение точности и скорости сбора данных изображения. 2 н.з. и 37 з. п. ф-лы, 6 ил.

Устройство предназначено для проведения зондовых измерений на объектах, имеющих сложную форму, например на трубах в нефтяной и атомной отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что в сканирующий зондовый микроскоп для исследования крупногабаритных объектов, включающий измерительную головку с пьезосканером и зондом, сопряженными с блоком анализа и управления, модуль сближения, три опорные стойки, установленные на измерительной головке, и привод измерительной головки, включенный в модуль сближения, дополнительно введена платформа, на которой установлен двухкоординатный стол, сопряженный с корпусом, установленным на нем с возможностью вращения, на котором установлен модуль сближения, в котором закреплена измерительная головка с пьезосканером и зондом. Измерительная головка содержит две пружинные опоры, а платформа - модули крепления к объекту. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. 6 з. п. ф-лы, 2 ил.

Система обнаружения зонда (74) для использования со сканирующим зондовым микроскопом содержит систему обнаружения высоты (88) и систему обнаружения отклонения (28). Когда сканируется поверхность образца, свет, отраженный от зонда (16) микроскопа, разделяется на две составляющие. Первая составляющая (84) анализируется системой обнаружения отклонения (28) и используется в системе обратной связи, которая поддерживает среднее отклонение зонда по существу постоянным во время сканирования. Вторая составляющая (86) анализируется системой обнаружения высоты (88), от которой получается указание высоты зонда над фиксированной контрольной точкой и посредством этого изображение поверхности образца. Технический результат - повышение функциональности, улучшение качества изображения. 7 н.з. и 30 з.п. ф-лы, 7 ил.

Тестовая структура состоит из основания, содержащего приповерхностный слой. Приповерхностный слой имеет рельефную ячеистую структуру с плотной упаковкой. Соседние ячейки имеют общую стенку, а каждая ячейка является как минимум пятистенной. Стенки каждой ячейки расположены вертикально, а верхние кромки стенок ячеек имеют вогнутую форму. Тестовая структура содержит острия, имеющие радиус кривизны вершин нанометрового диапазона. Острия выполнены соединением в узловых местах трех верхних кромок стенок различных ячеек. Острия при вершинах выполнены из оксида титана. Приповерхностный слой основания выполнен из титана. Основание может быть выполнено из титана. Основание также может быть выполнено в виде подложки, на которой расположена пленка титана, содержащая приповерхностный слой основания. Технический результат - повышение воспроизводимости в определении радиуса кривизны острия иглы кантилевера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам для определения подлинности ценных бумаг и иной защищенной полиграфической продукции в различных спектральных диапазонах видимого, инфракрасного и ультрафиолетового света, отраженного, косо падающего и проходящего. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения качества исследуемой продукции. Предложен видеокомплекс, содержащий видеокамеру с объективом, турель с набором светофильтров, предметный стол с окном просветного поля, набором осветителей: светодиодные желтого свечения, зеленого свечения, синего свечения, ультрафиолетовые осветители, а также косопадающие светодиодный инфракрасный осветитель и широкополосный осветитель белого света и расположенный под антибликовым стеклом окна просветного поля, светодиодный инфракрасный осветитель, расположенный под антибликовым стеклом окна просветного поля. При этом аппаратно-программное обеспечение видеокомплекса предназначено для подключения его интерфейсному порту системного блока внешнего компьютера для выполнения его предварительной настройки и регулировки под очередную выполняемую задачу. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров нанообъектов. Оптическая измерительная система содержит модуль изменения и контроля параметров оптической схемы и условий освещения; модуль освещения; модуль построения оптического изображения; модуль дефокусирования; модуль регистрации ряда изображений с различной степенью дефокусирования; модуль расчета ряда изображений с различной степенью дефокусирования; модуль сравнения зарегистрированных дефокусированных изображений с рассчитанными изображениями; модуль пользовательского интерфейса. Способ заключается в том, что регистрируют ряд изображений наноструктуры, соответствующих различным длинам волн рассеянного излучения с различной степенью дефокусировки; рассчитывают несколько рядов изображений наноструктуры при значении критического размера, находящемся в известных заданных границах; сравнивают ряд измеренных изображений наноструктуры с соответствующими рядами рассчитанных изображений и определяют наилучшее приближение значения критического размера. Технический результат - обеспечить измерение критического размера наноструктуры на основе обработки дефокусированных изображений без механического сканирования исследуемой наноструктуры вдоль фокуса. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 11 ил.

Зонд для сканирующего зондового микроскопа включает размещенный на острие кантилевера зарядовый сенсор в виде одноэлектронного транзистора, выполненного в слое кремния, допированном примесью до состояния вырождения, структуры кремний-на-изоляторе (КНИ) на подложке. Транзистор имеет два подводящих электрода, размещенные под острым углом друг к другу в плоскости подложки, сходящиеся концы которых контактируют с проводящим островом транзистора и выполняют функции истока и стока, и средний электрод заостренной формы, размещенный в зоне схождения подводящих электродов, острие которого направлено в сторону проводящего острова с образованием емкостного зазора с последним, выполняющий функции затвора транзистора. Перемычки в зоне контакта концов подводящих электродов с островом транзистора выполнены резистивными с возможностью образования туннельного перехода, ребро подложки скошено, а остров транзистора, перемычки и примыкающие к скосу оконечные части подводящих и среднего электродов выступают за пределы слоя изолятора. Технический результат состоит в исключении паразитного шумового влияния подвижных зарядов, сосредоточенных в слое изолятора пластины КНИ, увеличение зарядовой чувствительности зондового устройства. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области исследования физических свойств металлов и сплавов, а именно к анализу пластических свойств тонких пленок аморфно-нанокристаллических многокомпонентных металлических сплавов (АНКМС) после их перехода из одного состояния в другое в результате термической обработки. Сущность: осуществляют термическую обработку образцов в заданном температурном интервале и их последующее охлаждение, крепление их на металлической подложке, покрытой со стороны образца полимерным композитным материалом, микроиндентирование образцов четырехгранной пирамидкой с нагрузкой, скоростью и временем воздействия на образец до появления трещин в виде фигур, близких к вложенным квадратам, и расчет коэффициента пластичности исследуемого образца пленки. Дополнительно определяют среднее расстояние и минимальное среднее расстояние между соседними трещинами соответствующих сторон квадратов, а коэффициент пластичности находят из выражения =(d-h)/h. Технический результат: повышение точности расчетов коэффициента пластичности. 3 ил.

Изобретение относится к способам определения механических свойств материалов путем вдавливания индентора в поверхность образца с заданной нагрузкой, а именно к способам определения статического модуля упругости Юнга. Сущность: совместно используют экспериментальное вдавливание индентора и компьютерное моделирование вдавливания индентора методом конечных элементов. Проводят экспериментальное сканирование поверхности частицы, вдавливание индентора в наночастицу заданной силой и определение по упругой составляющей экспериментальной глубины проникновения индентора. Осуществляют генерацию электронной геометрической модели наночастицы, формируют и решают методом конечных элементов контактную задачу вдавливания индентора в частицу в серии экспериментов при постоянном усилии индентирования. Путем варьирования значением модуля упругости добиваются нулевой разницы между экспериментальной и расчетной глубиной проникновения индентора, определяют модуль упругости частицы, соответствующей нулевой разнице расчетной и экспериментальной глубин. Технический результат: разработка способа определения модуля упругости материала микро- и наночастиц произвольной формы. 4 ил.

Изобретение может быть использовано при измерении геометрических параметров нанообъектов путем исследования рассеянного излучения при сканировании объектов. Оптическая измерительная система содержит: оптический модуль освещения и регистрации изображения, модуль управления параметрами оптической схемы и условиями освещения; модуль расчета изображений наклонной поверхности образца; модуль сравнения измеренного и рассчитанных изображений наклонной поверхности образца. Способ заключается в том, что регистрируют дефокусированное изображение наклонной наноструктурированной поверхности при выбранных фиксированных параметрах оптической схемы; рассчитывают изображения наклонной наноструктурированной поверхности образца при значении критического размера, находящемся в известных заданных границах; сравнивают измеренное изображение поверхности образца с расчетными изображениями и определяют наилучшее приближение значения критического размера. Технический результат - обеспечить измерение критического размера наноструктуры на основе обработки дефокусированных изображений без механического сканирования исследуемой наноструктуры вдоль фокуса. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для идентификации материалов в насыпном виде и экспресс-контроля микромеханических, реологических и микро-электромеханических характеристик продукции, их стабильности на разных стадиях производства продукта и отклонений от эталонных образцов. Сущность: подводят наконечник зонда к исследуемому материалу, прикладывают увеличивающуюся нагрузку к зонду и с помощью преобразователя измеряют величину прикладываемой нагрузки и глубину проникновения зонда в этой точке. Исследуемый материал в насыпном виде помещают в ячейку в виде цилиндрического гнезда и воздействуют на материал зондом в виде штока с плоским торцом. Величину нагрузки при этом программируют и передают через контроллер на измерительно-силовую головку, включающую микронагружающее устройство, и измеряют глубину погружения прецизионным оптическим датчиком локальных деформаций и передают на компьютер первичные данные испытаний. Прибор содержит корпус, нагружающее устройство, соединенное с устройством его подвода к исследуемому материалу, датчик величины нагружения для непрерывного измерения вариации силы нагружения, прилагаемого к держателю зонда, датчик смещения для непрерывного измерения вариации глубины погружения зонда в материал и компьютер. Нагружающее устройство выполнено в виде силовой ячейки и прецизионного оптического датчика измерения локальных деформаций образца. Прибор дополнительно содержит контроллер для управления, сбора и обработки потоков данных, снабженный программным управлением величиной силы. Зонд выполнен в виде цилиндрического штока с плоским торцом и установлен над ячейкой с образцом. Ячейка содержит контакты для измерения электрического сопротивления. Технический результат: увеличение разрешения по отношению к физико-механическим свойствам насыпных нанопорошковых материалов и увеличение контролируемых параметров и свойств. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к анализу оптических характеристик наноразмерных пленок, образующихся при конденсации продуктов газовыделения нагретых неметаллических материалов в вакууме. Способ заключается в термовакуумном воздействии при определенной температуре на образцы материалов, помещенные в специальные изотермические контейнеры, и в улавливании выделившихся из образцов легко конденсирующихся веществ на конденсирующих пластинах. Потерю массы определяют по разности масс образца до и после воздействия, таким же образом аналогично определяют и содержание летучих конденсирующихся веществ. Испытуемый образец нагревают до температуры на 0,1% ниже минимального порога температуры, при которой начинается деструкция неметаллического материала, при этом происходят непрерывное облучение образца стекла монохроматическим потоком и регистрация энергетических и частотных характеристик монохроматического потока. Кинетику определяют по изменению коэффициента пропускания. Изобретение позволяет увеличить количество контролируемых параметров конденсирующихся пленок. 1 ил.

Способ включает нанесение слоя на подложку, способную направлять поверхностную электромагнитную волну (ПЭВ), воздействие зондирующим излучением на подложку, преобразование излучения в ПЭВ, регистрацию изменений ПЭВ в результате пробега ей макроскопического расстояния х, расчет толщины слоя по результатам измерений и значениям оптических постоянных вещества слоя и материала подложки. ПЭВ преобразуют в объемную волну, совмещают пучок зондирующего излучения и объемную волну, регистрируют результирующую интенсивность интерферирующих волн до и после пробега ПЭВ расстояния х и рассчитывают толщину нанослоя с учетом приращения фазы ПЭВ на расстоянии х. Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения толщины однородного нанослоя в ИК-излучении. 2 ил.

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к сканирующим туннельным микроскопам. Способ включает определение 3-D профиля полупроводниковой или металлической поверхности при приближении по вертикальной координате Z зонда с металлическим наноострием, при этом облучают поверхность под наноострием зонда перестраиваемым по длине волны оптическим излучением в диапазоне от ИК до УФ с постоянной спектральной мощностью излучения, фиксируют значение длины волны _гр, соответствующее границе резкого возрастания величины туннельного тока и определяют материал полупроводника или металла по значению величины энергетической ширины запрещенной зоны полупроводника E_g или работы выхода А электронов из металла в локальной области поверхности, определяемой наноострием зонда соответственно из соотношения E_g=1238/ _гр, А=1238/ _гр, где _гр - граничная длина волны в нм; Eg, А - ширина запрещенной зоны для зондируемого полупроводника или работа выхода для металла, в электронвольтах, в данной точке поверхности. Технический результат - обеспечение возможности бесконтактно определять элементный состав материала. 1 ил.