Karakterizacija materijala SPM tehnikom i njeno unapređenje primenom analize uticaja defekata sondi
SPM characterization of materals and its improvements by probe defects analysis
Докторанд
Petrov, LjubišaМентор
Matija, LidijaЧланови комисије
Vasić, AleksandraSedmak, Aleksandar
Lazović, Goran
Stamenković, Dragomir
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Jedna od najperspektivnijih tehnika za ispitivanje sastava, strukture i svojstava materijala
je mikroskopija sondama za skeniranje (SPM), odnosno njene komponente mikroskopija
tunelovanjem elektrona (STM) i mikroskopija atomskim silama (AFM). Ovim metodama
se rutinski postiže nanometarska i atomska rezolucija. Posebno istaknuta prednost metode
je da ne postoje ograničenja u smislu porekla i sastava uzoraka, te je moguće ispitivanje
organskih i neorganskih materijala. Ova tehnika se primenjuje u savremenim
multidisciplinarnim istraživanjima u oblasti medicine, farmacije, stomatologije, nauke o
materijalima, itd, i to za ispitivanje bioloških uzoraka, hemijskih jedinjenja,
farmaceutskih proizvoda, veštačkih tkiva, materijala za implantologiju, i svih ostalih
materijala čija nanotehnološka svojstva imaju uticaj na primenu u navedenim naučnim
oblastima. Međutim, snimci dobijeni pomoću AFM-a su samo aproksimacije površina
uzoraka, jer sonde nemaju ni savršenu veličinu ni geometriju, usled č...ega dolazi do pojave
artefakata koji se definišu kao karakteristike koje se pojavljuju na snimku a koje nisu
prisutne na ispitivanom uzorku. Ovi efekti izazvani konvolucijom između sonde i uzorka
mogu do izvesne mere da budu korigovani matematičkom manipulacijom topografskim
podacima. Metodologija koja je u ovom radu korišćena se zasniva na algebri skupova i
osnovnim alatima matematičke morfologije. Iskorišćeni su matematički algoritmi za
“slepu rekonstrukciju” vrhova sondi, a potom je izvršena dekonvolucija, da bi se otkrili
delovi površine uzorka koji u realnosti nisu bili dostupni. Granica realnog vrha sonde se
izračunava iz slike pomoću morfoloških ograničenja koja su inherentna u procesu
snimanja. Rezultat se dobija u vidu snimka rekonstruisane površine uzorka iz dobijenih
snimaka, uz pomoć rekonstrukcije vrha sonde kojom je uzorak sniman.
One of the most perspective available technique for investigation of the composition,
structure and properties of materials, is scanning probe microscopy (SPM), respectively
its components scanning tunneling microscopy (STM) and atomic force microscopy
(AFM). The advantage of the method is that they have no restrictions related to origin
and composition of the material, and its possibilities to investigate vide variety of
materials. This technique is used in multidisciplinary research in the field of medicine,
pharmacy, dentistry, material science, etc., for study of biological samples, chemical
compounds, pharmaceutical products, artificial tissues, implantology materials, and all
other materials that have nanotechnological impact on application in these scientific
fields. However, images obtained by AFM represent only approximation of the sample
surfaces. This is because the probes have not perfect size and geometry, which leads to
the appearance of artifacts. They are defined as cha...racteristics that appear on the image
and are not present on the sample. These effects caused by convolutions between the
probe and sample can be corrected to a certain extent by mathematical manipulation of
topographic data. The methodology used in this paper is based on algebra of sets, and
basic tools of mathematical morphology. Mathematical algorithms for the "blind
reconstruction" of the tip were used, and then in order to detect the parts of the sample
surface which is not available in real-time scanning deconvolution was applied. The limit
of the real probe tip is calculated from the image, using the morphological limitations
inherent in the recording process. The result acuired as an image of the reconstructed
surface out of the used images, with the reconstruction of the real tip.