カウンタースキャン

カウンタースキャン（CS）[1] [2] [3]は、走査顕微鏡のプローブが測定面に対してドリフトすることによって生じるラスター歪みを補正できるスキャン方法です。カウンタースキャンでは、直接スキャンとカウンタースキャンの2つの表面スキャンが得られます（図1を参照）。カウンタースキャンは、直接スキャンが終了した点から始まります。この点は一致点（CP）と呼ばれます。カウンタースキャンでは、ラスターラインに沿ったプローブの移動と、1つのラスターラインから他のラスターラインへのプローブの移動が、直接スキャンの動きと反対の方向に沿って実行されます。得られた画像のペアは、カウンタースキャン画像（CSI）と呼ばれます。

原則

ラスター歪みが線形の場合、つまりドリフト速度が一定の場合、ドリフトを補正するには、直接スキャンと逆スキャンで共通する1つの特徴の座標を測定するだけで十分です。非線形歪みの場合、つまりドリフト速度がスキャン中に変化する場合は、CSI上で座標を測定する必要のある共通特徴の数は、非線形性の程度に比例して増加します。

一般的に、顕微鏡プローブの測定面に対するドリフトは2つの要素から構成されます。1つはスキャナーの圧電セラミックスのクリープに関連し、もう1つは温度変化による機器の熱変形によって発生します。最初の要素は非線形（対数で近似可能）であり、2つ目の要素はほとんどの実用アプリケーションにおいて線形とみなすことができます。

カウンタースキャン方式を使用すると、数十パーセントの誤差につながる大きなドリフトの場合でも、数十分の1パーセントの誤差で表面地形を測定できます。

  • （ア）
    （ア）
  • （イ）
    （イ）

図1. カウンタースキャン。(a) アイドルライン（点線で表示）あり、(b) アイドルラインなし。1～4の数字は取得された画像番号を示します。1と3は直接画像、2と4は直接画像に対応するカウンタースキャン画像です。CPはカウンタースキャン画像ペアの一致点です。条件付きで表示されるラスターは4本のラインで構成されています。

逆スキャン画像

カウンタースキャン画像（CSI、CSIs）[1] [2] [3] [4]は、カウンタースキャン中に取得される画像のペアです。カウンタースキャン中に、1つまたは2つのCSIペアを取得できます（図1を参照）。各ペアは、直接画像とそれに対応する画像で構成されます。最初に、直接画像と呼ばれる従来の画像が取得され、その後、ラスターラインに沿った移動方向とラスターのライン間の移動方向を反転させることでカウンター画像が得られます。2番目のペアの直接画像は、最初のペアの直接画像の再トレースラインによって形成されます。2番目のペアのカウンター画像は、最初のペアのカウンター画像の再トレースラインによって形成されます。CSIは、調査対象の表面に対する走査型顕微鏡プローブのドリフトによって引き起こされる歪みを補正するためのものです。補正を行うには、直接画像とカウンター画像の間に少なくとも1つの共通点があれば十分です。単一の CSI ペアと比較して、2 つのペアを使用すると、2 倍のメモリと処理時間が必要になりますが、その一方で、補正の精度が向上し、補正された画像のノイズ レベルが低減されます。

  • （ア）
    （ア）
  • （イ）
    （イ）
  • （ハ）
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  • （エ）
    （エ）
  • （ホ）
    （ホ）

図1. 多孔質アルミナのカウンタースキャン画像（AFM、128×128ピクセル）：（a）第1ペアの直接像と（b）カウンター像、（c）第2ペアの直接像と（d）カウンター像。ドリフトによる誤差は25%。（e）補正画像、残差誤差は0.1%。

参照

参考文献

  1. ^ ab RV Lapshin (2007). 「カウンタースキャンとトポグラフィー特徴認識技術に基づくプローブ顕微鏡画像における自動ドリフト除去」 (PDF) .計測科学技術. 18 (3). 英国: IOP: 907– 927. Bibcode :2007MeScT..18..907L. doi :10.1088/0957-0233/18/3/046. ISSN  0957-0233.
  2. ^ ab RV Lapshin (2011). 「特徴指向走査プローブ顕微鏡法」HS Nalwa編著『ナノサイエンス・ナノテクノロジー百科事典』（PDF）第14巻、アメリカ：American Scientific Publishers、pp.  105– 115. ISBN 1-58883-163-9。
  3. ^ ab VY Yurov, AN Klimov (1994). 「走査トンネル顕微鏡の校正と実像再構成：ドリフトと傾斜の除去」Review of Scientific Instruments . 65 (5). USA: AIP: 1551– 1557. Bibcode :1994RScI...65.1551Y. doi :10.1063/1.1144890. ISSN  0034-6748. 2012年7月13日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2011年11月28日閲覧。
  4. ^ JT Woodward, DK Schwartz (1998). 「周期的サンプルの走査型プローブ顕微鏡画像からのドリフト除去」Journal of Vacuum Science and Technology B . 16 (1). 米国: American Vacuum Society: 51– 53. Bibcode :1998JVSTB..16...51W. doi :10.1116/1.589834. ISSN  0734-211X. 2012年7月10日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
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