2.6.4 Качественная интерпретация результатов

Регистрируемый сигнал с латеральной силой, действующей в направлении x, связан следующим образом:

(1)

где калибровочная константа B находится по приведенному в разделе Калибровка оптической системы регистрации алгоритму:

(2)

Однако перед тем, как перейти к количественной интерпретации МЛС измерений, необходимо научиться качественно отделять силу трения от рельефа.

Поэтому перейдем теперь к рассмотрению измеренных латеральных сил и того, как они связаны с силой трения. Как в первом методе (при поперечном сканировании), так и во втором методе (при сканировании вдоль балки) силу трения нельзя получить непосредственно по результатам одного прохода. Дело в том, что на латеральные силы оказывает влияние не только трение, но и рельеф поверхности. На наклонных участках рельефа сила нормальной реакции образца имеет горизонтальную составляющую (рис. 1).

Рис. 1. Регистрируемые латеральные силы.

Поэтому регистрируемые латеральные силы несут информацию как о распределении силы трения, так и о рельефе поверхности. Чтобы отделить трибологический эффект от влияния топографии достаточно провести второе сканирование поверхности в обратном направлении. Сила трения при этом меняет знак, а нормальная сила реакции образца остается прежней (рис. 2б). Разность результатов первого и второго проходов дает удвоенное значение силы трения. Среднее же по двум проходам есть рельеф образца (рис. 2в).

Рис. 2а. Результаты первого сканирования.

Рис. 2б. Результаты сканирования в обратную сторону.

Рис. 2в. Полуразность и среднее результатов двух проходов.

Применяя LFM-методики, необходимо помнить, что при измерениях в контактном режиме, деформации подвергается не только сам кантилевер, но и образец. Он "проминается". Как при исследовании рельефа, так и при измерении латеральных сил это может приводить к искажению результатов.

Эффективная жесткость элементов поверхности должна быть существенно выше, чем жесткость зонда. Только в этом случае, когда "проминанием" можно пренебречь, возможно получить достоверные результаты измерения латеральных сил.

Выводы.

Сила трения может быть зарегистрирована в числе других латеральных сил, основная из которых - горизонтальная составляющая нормальной реакции образца.
Для выделения силы трения из общей латеральной необходимо провести повторное сканирование в обратном направлении. Разность сигналов двух проходов есть удвоенная сила трения.
При сканировании достаточно мягких образцов результаты искажаются из-за деформации поверхности.