پردازش داده‌های کمی در میکروسکوپ پروبی روبشی ۲۰۱۲
Quantitative Data Processing in Scanning Probe Microscopy 2012

اندازه‌گیری دقیق در مقیاس نانو – یا نانومترولوژی – ابزاری حیاتی برای کاربردهای پیشرفته‌ی فناوری نانو است. در این حوزه‌ها، کمیت‌های دقیق و دقت مهندسی فراتر از توانایی‌های تکنیک‌ها و ابزارهای اندازه‌گیری سنتی قرار دارند. میکروسکوپ پروب روبشی (SPM) با اسکن یک نمونه توسط یک پروب فیزیکی، تصویری از آن ایجاد می‌کند. این تکنیک که محدود به طول موج نور یا الکترون نیست، می‌تواند به رزولوشنی در حد اتم‌ها دست یابد. از جمله ابزارهای SPM می‌توان به میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM) اشاره کرد.

علیرغم پیشرفت‌های چشمگیر میکروسکوپ پروب روبشی (SPM) در طول بیست سال گذشته، پتانسیل آن به عنوان یک ابزار اندازه‌گیری کمی به طور کامل محقق نشده است. چالش‌هایی از قبیل پیچیدگی برهم‌کنش نوک/نمونه از جمله موانع موجود بر سر راه هستند. در این کتاب، پیتر کلاپتک با بهره‌گیری از آخرین تحقیقات، SPM را به عنوان جعبه ابزاری برای نانومترولوژی در حوزه‌های گوناگونی از جمله فناوری نانو، فیزیک سطح، مهندسی مواد، اپتیک لایه‌های نازک و علوم زیستی معرفی می‌کند. تجربه‌ی قابل توجه کلاپتک در پردازش کمی داده‌ها با استفاده از ابزارهای نرم‌افزاری، به او این امکان را می‌دهد که نه تنها تکنیک‌های میکروسکوپی را توضیح دهد، بلکه به رمزگشایی از تحلیل و تفسیر داده‌های جمع‌آوری‌شده نیز بپردازد.

علاوه بر اصول و تئوری‌های اساسی مترولوژی SPM، کلاپتک مثال‌های عملی متعددی را برای نشان دادن روش‌های معمول حل مسائل در تحلیل SPM ارائه می‌دهد. داده‌های منبع برای این مثال‌ها، و همچنین بیشتر ابزارهای نرم‌افزاری متن‌باز شرح داده‌شده، در یک وب‌سایت همراه در دسترس هستند.

* استفاده از میکروسکوپ پروب روبشی (SPM) را برای کاربردهای نانومترولوژی در حوزه‌های مهندسی، فیزیک، علوم زیستی و علوم زمین ممکن می‌سازد.
* راهنمایی‌های عملی در مورد حوزه‌های دشوار مانند برهم‌کنش نوک/نمونه و کالیبراسیون ارائه می‌دهد – و دستیابی به کاربردهای مترولوژی را امکان‌پذیر می‌کند.
* راهنمایی‌هایی در مورد جمع‌آوری و تفسیر داده‌ها، از جمله استفاده از مدل‌سازی مبتنی بر نرم‌افزار (با استفاده از برنامه‌های کاربردی که بیشتر آنها به صورت رایگان در دسترس هستند) ارائه می‌دهد.

Accurate measurement at the nano-scale – nanometrology – is a critical tool for advanced nanotechnology applications, where exact quantities and engineering precision are beyond the capabilities of traditional measuring techniques and instruments. Scanning Probe Microscopy (SPM) builds up a picture of a specimen by scanning with a physical probe; unrestrained by the wavelength of light or electrons, the resolution obtainable with this technique can resolve atoms. SPM instruments include the Atomic Force Microscope (AFM) and Scanning Tunneling Microscope (STM). Despite tremendous advances in Scanning Probe Microscopy (SPM) over the last twenty years, its potential as a quantitative measurement tool have not been fully realized, due to challenges such as the complexity of tip/sample interaction. In this book, Petr Klapetek uses the latest research to unlock SPM as a toolkit for nanometrology in fields as diverse as nanotechnology, surface physics, materials engineering, thin film optics, and life sciences. Klapetek’s considerable experience of Quantitive Data Processing, using software tools, enables him to not only explain the microscopy techniques, but also to demystify the analysis and interpretation of the data collected. In addition to the essential principles and theory of SPM metrology, Klapetek provides readers with a number of worked examples to demonstrate typical ways of solving problems in SPM analysis. Source data for the examples as well as most of the described open source software tools are available on a companion website. – Unlocks the use of Scanning Probe Microscopy (SPM) for nanometrology applications in engineering, physics, life science and earth science settings – Provides practical guidance regarding areas of difficulty such as tip/sample interaction and calibration – making metrology applications achievable – Gives guidance on data collection and interpretation, including the use of software-based modeling (using applications that are mostly freely available)