Измерение амплитудно-частотных характеристик наномеханических осцилляторов путем визуализации их колебаний в сканирующем электронном микроскопе

Предложена и апробирована методика автоматизированного измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) наномеханических осцилляторов (НМО) в виде углеродных нановискеров (УНВ) с диаметром ~ 100 нм, длиной ~ (1-2) мкм и резонансной частотой ~ (5-10) МГц, локализованных на вершине W-иглы. АЧХ НМО измерялась путем визуализации их вынужденных колебаний в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) и записи соответствующего видеофайла при изменении частоты возбуждающего генератора. Полученный видеоряд анализируется методом машинного зрения. Результатом обработки СЭМ-изображений являются график АЧХ, численные значения резонансной частоты и добротности НМО. Проанализированы два способа измерения АЧХ: при сканировании по одной строке, пересекающей УНВ вблизи его колеблющейся вершины и при сканировании по кадру, захватывающему весь УНВ целиком. Выполнена оценка сдвига резонансной частоты НМО, возникающего в результате осаждения атомов углерода на поверхность УНВ под действием сфокусированного электронного пучка в процессе визуализации колебаний в СЭМ. Показано, что сканирование по линии за время, равное 60 с, приводит к уменьшению резонансной частоты на ~ 0.7 %, в то время как сканирование по кадру за то же время приводит к ее увеличению на ~ 0.3 %.