基于精确探针模型的AFM图像重构研究

原子力显微镜技术已在纳米成像中得到了普遍应用。但实验表明,AFM图像在水平方向分辨率较低,其中探针针尖形貌是影响扫描图像分辨率的关键因素之一。为了提高AFM扫描图像的分辨率,改善成像质量,一种可行的方法是通过建立探针模型后,重构扫描图像。在已有的探针建模方法中,普遍采用盲建模算法。针对目前盲建模算法中降噪阈值难以优化问题,提出了一种降噪阈值最优估计新方法。该方法可以使盲建模算法更准确地建立扫描方向上的探针形貌轮廓,进而完成3D探针模型。通过应用AFM探针扫描多空铝和标准栅格实验,介绍了探针针尖形貌精确建模的方法。然后使用数学形态学的腐蚀运算对标准栅格的AFM成像进行了重构,验证了上述方法的有效性。实验结果证明,重构后的图像中降低了探针针尖形貌的失真影响,可以显著改善扫描探针显微镜成像的水平分辨率。

基于数学形态学方法的AFM探针建模研究

AFM扫描图像可被认为是探针针尖的形貌和扫描样品表面形貌的数学形态学卷积结果,需要用反卷积的方法排除扫描图像中探针形貌引起的失真影响。本文在已有基于数学形态学的探针盲建模算法基础上,提出了一种可快速实现特征点优化提取的方法,同时提出了一种可降低最优降噪阈值估计复杂性的基于临界阈值搜索新方法。最后给出了仿真与CNT扫描图像的重构实验结果。实验表明,本文介绍的方法提高了探针建模的计算速度和建模精度,可以对AFM成像质量进行有效的失真修正和改善。

AFM扫描图像重构算法的改进

针对原子力显微镜(AFM)纳米成像中存在的失真问题,研究了通过探针建模实现AFM扫描图像重构方法.目前探针盲建模算法在重构AFM图像时存在较大误差,因此提出基于探针模型预估计的AFM扫描图像重构方法.该方法采用分区探针针尖建模,并通过基于该探针模型的反卷积运算实现AFM扫描图像重构,获得比较接近真实形貌的AFM扫描图像.文中介绍了算法的具体步骤,通过仿真和实验结果证明,该方法能够有效降低AFM图像重构时引入的误差,得到的图像更能反映样品表面真实的形貌.

基于规则球型纳米颗粒的探针建模与图像重构

考虑到在原子力显微镜扫描成像过程中,由于探针针尖形貌和样品表面的卷积作用,使得样品形貌在扫描图像中的形状"展宽",严重影响了原子力成像的质量,进行了重构探针形貌,然后使用反卷积的方法降低扫描图像中探针展宽效应的研究。分析了目前常用的探针建模方法——盲建模算法,该方法不需要已知表面形貌的样品薄膜(如多孔铝薄膜)来标定探针形貌,但会使降噪参数对探针建模结果产生很大影响,并且标定薄膜的表面也容易被污染,这样就降低了该方法的使用效率。针对这些问题,提出基于数学形态学的建模方法,即通过在平整的表面上沉积规则球型纳米颗粒对探针模型建模,然后重构扫描图像。通过仿真与实验结果验证了该方法的有效性。