Czynniki wpływające na tworzenie obrazu
Podstawową rzeczą przy stosowaniu mikroskopów SPM jest interpretacja danych otrzymywanych bezpośrednio z aparatury – należy pamiętać o tym, że bezpośrednio zbierane dane nie mają charakteru współrzędnych (x, y, z) punktów obrazu – nawet w przypadku położenia poziomego (x, y). Jest wiele czynników, które wpływają na obserwowane wartości, spośród których najważniejsze to:
- skończony rozmiar poprzeczny próbników SPM (w dodatku rosnący wraz z odległością do próbki) oraz możliwość „sondowania” jedynie pod pewnymi określonymi kątami – nie można „zaglądnąć” we wszystkie miejsca próbki: wąskie szczeliny, obszary pomiędzy blisko położonymi obszarami o znacznej wysokości względem płaszczyzny próbki a szczególnie np. „pod” lub „między” cząstki umieszczone na powierzchni – można obserwować jedynie ich górne części.
- niedoskonałość budowy i kształtu próbnika (sondy) SPM – niezgodność kształtu z założeniami nowego próbnika (inny kształt geometryczny, czasami kilka wierzchołków zamiast jednego), a także jego zużywanie się (erozja, odłamywanie) i kontaminacja (zanieczyszczanie) w trakcie pracy mikroskopu
- w przypadku próbek o dużych różnicach wysokości pomiędzy bliskimi punktami próbek (ang. ang. high aspect ratio): ze względu na zasięg sił stosowanych w pomiarach sąsiednie punkty próbki często wpływają na obraz silniej niż miejsce nad którym próbnik się znajduje
- w przypadku pomiarów, które nie są prowadzone w wysokiej próżni (ang. ang. UHV), obecność pary wodnej powoduje formowanie menisku wody, którym może silnie wpływać na wynik pomiaru
- nieliniowość i histereza skanerów piezoelektrycznych (pozycjonowanie próbka-próbnik)
- szumy oraz zewnętrzne drgania
Artefakty
Te wszystkie czynniki wpływają na to, że na obrazach SPM pojawiają się tzw. artefakty (ang. artifact), czyli obiekty, które w rzeczywistości nie istnieją, fragmenty obrazu które „wyglądają” (niekoniecznie w sensie optycznym!) w rzeczywistości inaczej.
Najłatwiejsze do zaobserwowania artefakty to np. sferyczne cząstki koloidalne osadzone na gładkim podłożu (np. mice) wyglądające jak zaokrąglone i pochylone piramidki. Kształt tych „piramidek” jest wynikiem połączenia w obrazie cech powierzchni (kulista górna część cząstek koloidu „unosząca się” nad płaską powierzchnią podłoża) oraz cech próbnika (typowo: odwrócona piramida z zaokrąglonym czubkiem) – krzywizna zaokrąglonej części zaobserwowanej „piramidki” ma wówczas promień krzywizny równy sumie promieni krzywizny cząstki koloidu i czubka próbnika (ang. ang. cantilever tip). Dolna część pochylonych „piramidek” odzwierciedla zasadniczą cechę budowy typowego próbnika (odwrócona i lekko pochylona piramida) oraz zaokrąglenie wynikające z kulistego kształtu cząstki koloidu.
Jak można rozpoznać tego typu artefakty związane z kształtem próbnika? W przypadku gdy wszystkie obiekty na obrazie wyglądają na w jakiś sposób zdeformowane, ale deformacja ma dokładnie ten sam charakter – np. „piramidki” są identycznie zorientowane (np. pochylenie i krawędzie zawsze pod tym samym kątem).
Podobnie jest z np. obserwowaniem „podwójnych” obrazów – jest to wynik defektu próbnika posiadającego podwójny „szczyt” – w wyniku błędnego wykonania, pęknięcia lub kontaminacji.
Dość często przy dużych stromych obiektach na płaskiej powierzchni obserwuje się (wszędzie takie same) zagłębienia – mogą one być związane z histerezą skanera piezoelektrycznego lub boczną deformacją ramienia próbnika spowodowaną bocznym oddziaływaniem próbnika z obiektem.
