Atomic force microscope data post-processing algorithm for higher harmonics imaging

Previous works have proved that higher harmonics topography imaging using atomic force microscope (AFM) can significantly enhanced its measurement capabilities. Integrated tools dedicated to most of microscopes allow to visualize the investigated surface only by one selected harmonic. Because of the different characteristics of a sample, scanning tip and the environment, appropriate harmonic selection is time consuming and requires multiple scanning. In addition, repeated scanning guarantees no precise location of topographic formations, because the sample may be displaced. The author developed a system that allows simultaneous recording of the excitation signal, tips response signal from the photodiode and synchronization signal during typical surface scanning. The author presents an algorithm that allows higher harmonics surface imaging using these stored data.

Dotychczasowe badania wykazuja, że obrazowanie topografii za pomoca mikroskopu sił atomowych (AFM, ang. Atomic Force Microscope) z wykorzystaniem wyższych harmonicznych moe znaczaco rozszerzyc jego możliwosci pomiarowe. Z uwagi na różne własciwosci próbki, igły skanujacej i srodowiska, w jakim jest przeprowadzany pomiar, dobór odpowiedniej harmonicznej jest czasochłonny i wymagałby wielokrotnego skanowania powierzchni. Autor opracował system umożliwiajacy jednoczesna rejestracje sygnału pobudzajacego wibrujaca igłe skanujaca, sygnału odpowiedzi igły z fotodiody oraz sygnału synchronizujacego. Na podstawie tego ostatniego, możliwe jest precyzyjne okreslenie momentu badania danego obszaru próbki. Wykorzystujac przedstawiony algorytm przetwarzania zarejestrowanych danych, autor obrazuje jednoczesnie powierzchnie badanej próbki za pomoca wyższych harmonicznych oraz za pomoca dedykowanego oprogramowania AFM.