Instruction manual

Rev. B MultiMode SPM Instruction Manual 3
Ta ble of Contents
Chapter 1 Introduction to the Digital Instruments MultiMode SPM 1
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 Six Rules of Safety . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 Safety Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2.3 Safety Precautions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Microscope Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.1 Image Size and Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.2 Scanning Techniques with the MultiMode SPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.3.3 Controller Electronics and Auxiliary Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Chapter 2 SPM Fundamentals for the MultiMode 17
2.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1.1 MultiMode SPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.1.2 SPM Head . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.3 Scanners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.1.4 Tipholders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.5 Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2 Control Mechanisms and Feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1 A brief history of SPM control mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.3 Feedback Gains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.1 Proportional and Integral Gain An Analogy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 Proportional Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.3 Integral Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.4 LookAhead Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.5 Completing the Analogy Feedback Gains in SPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3.6 Setpoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.7 The SPM Electronic Feedback Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.8 More about Feedback and Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.9 What Data Type of Image? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.4 Control Parameters and Feedback . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.1 Reexamining the Control Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.2 General Description of Main Menu Items . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.3 User Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.4.4 Review of General Operating Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39