Zadanie 2

Wyznaczenie korzystnych warunków prowadzenia procesów technologicznych i badań dla aparatury FIB, STEM, SEM oraz sformułowanie uniwersalnych zasad wyznaczania tych warunków.

   W ramach zadania zbadano, że aby uzyskać najwyższą rozdzielczość dla danego prądu wiązki jonowej należy dobrać odpowiednią rozdzielczość mapy bitowej na podstawie której trawi się zadany wzór. Opracowano sposób doboru rozdzielczości mapy bitowej dla danego prądu wiązki. Opracowano sposób doboru kierunku skanowania oraz czasu postoju wiązki w danym punkcie dla trawienia FIB. Uzyskane wyniki opublikowano na konferencji: „14th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications” (ICNMTA2014 Padwa 06-11.07.2014) oraz w artykule p.t.. "Identification and Reduction of Acoustic-Noise Influence on Focused Ion Beam (FIB)" w czasopiśmie Nuclear Instruments & Methods in Physics Res. B (doi:10.1016/j.nimb.2014.11.020).

  Dla urządzeń SEM/STEM zoptymalizowano warunki rejestracji obrazów polegające na doborze szybkości i kierunku skanowania oraz dystansu roboczego (tylko dla urządzeń SEM). Opracowano kilka możliwych wariantów ustawiania parametrów skanowania przy których możliwa jest eliminacja zakłóceń na drodze cyfrowego przetwarzania obrazów. Jednym ze sposobów jest rejestracja przy najkrótszym możliwym czasie postoju wiązki w jednym punkcie. Jeżeli dla danego mikroskopu jest możliwe ustawienie szybkości skanowania przy której czas rejestracji pojedynczej ramki obrazu będzie znacznie krótszy od przewidywanego (zmierzonego) okresu zakłóceń wówczas można przyjąć że dla każdej ramki przesunięcie wiązki skanującej na skutek zakłóceń jest stałe. Ustawienie kierunku skanowania będzie wtedy dowolne a korekcja obrazu przy takim ustawieniu będzie polegała na koherentnym uśrednianiu wielu ramek obrazu. Taki sposób rejestracji umożliwia również korekcję dryftu preparatu co jest szczególnie ważne w urządzeniach STEM.

Kolejnym sposobem rejestracji obrazów jest rejestracja przy której czas skanowania linii obrazu jest co najmniej kilkakrotnie krótszy od okresu zakłóceń. Dla takiego ustawienia kierunek skanowania linii powinien być równoległy do kierunku oddziaływania zakłóceń. Można przyjąć że dla każdej linii odchylenie wiązki na skutek zakłóceń jest stałe. Korekcja obrazu przy takim ustawieniu będzie polegała na korekcji przesunięć poziomych linii obrazu.

Trzecim sposobem rejestracji obrazu jest rejestracja dla długich czasów postoju wiązki w danym punkcie. Czas postoju wiązki powinien być jednak wielokrotnie krótszy od spodziewanego okresu zakłóceń tak aby dla danego punktu obrazu przesunięcie wiązki skanującej spowodowane zakłóceniami było w przybliżeniu stałe. W ramach tego sposobu korzystnymi kierunkami skanowania są kierunki prostopadły lub równoległy do kierunku oddziaływania zakłóceń. W przypadku gdy kierunek skanowania pojedynczej linii jest prostopadły do kierunku zakłóceń czas skanowania linii był całkowitą wielokrotnością okresu zakłóceń wówczas poszczególne pionowe linie obrazu są poprzesuwane względem siebie a korekcja obrazu polega na odwróceniu tego przesunięcia. Kiedy kierunek skanowania linii jest równoległy do kierunku zakłóceń uzyskiwany obraz może być podobny do tego uzyskiwanego w drugim z opisanych sposobów jednak w trakcie skanowania linii przesunięcie wiązki skanującej spowodowane zakłóceniami zmienia się przez co algorytm korekcji obrazów musi uwzględniać tą zmianę. Zaletą takiego sposobu rejestracji obrazu jest bardzo niski poziom szumu.     

Na podstawie uzyskanych wyników sformułowano zasady wyznaczania korzystnych warunków obrazowania i prowadzenia procesów technologicznych w urządzeniach SEM, STEM i FIB. Zadanie zostało zakończone.