Калибровки и погрешности

Данные калибровки

Данные калибровки могут использоваться для исправления измеренных данных или для расчёта погрешностей. В общем случае, данные калибровки могут быть различного типа и различного уровня сложности. В большинстве случаев пользователь получает ошибку вдоль каждой оси, например, используя калиброванный эталон. Это значение затем можно использовать для коррекции данных. Подобным образом, в основном значение погрешности определяется для каждой оси из сертификата калиброванного эталона и бюджета погрешности измерительного процесса.

В более сложном случае данные калибровки могут быть определены локально. Ошибки сканера не всегда могут быть описаны всего тремя параметрами (по одному на каждую ось) и его погрешность не обязательно будет одинаковой на всём диапазоне. Для точных измерений, следовательно, имеет смысл определить локальные ошибки, а именно локальные погрешности, которые можно использовать в дальнейших расчётах. Под "локальными" мы подразумеваем здесь погрешности, которые относятся к определённому месту во всём объёме, докуда может дойти сканер.

Чтобы получить локальные ошибки и погрешности, можно снова использовать эталон или задействовать более сложный инструмент, например, интерферометр для калибровки сканирующего основания. Это обычно делается в институтах метрологии.

В Gwyddion есть набор инструментов, помогающий обработке локальной погрешности. Первичные данные калибровки, относящиеся к сканирующему основанию, могут быть определены или загружены. Они могут быть присвоены определённым данным измерений СЗМ, создавая тем самым набор калибровок. Это автоматически используется в инструментах и модулях, для которых может быть рассчитано распространение погрешностей для получения погрешности измерения.

Получение данных калибровки

Обработка данных → Калибровка → Трёхмерная калибровка

Данные калибровки можно получить следующими способами:

Модуль Трёхмерные калибровки → Создать... может использоваться для создания простейших первичных данных калибровки, основанных только на погрешностях и ошибках по xyz и пространственной геометрии сканера. Также требуется задать название калибровки. Первичные данные калибровки будут доступны в модулях под этим именем для применения этих данных в СЗМ измерениях.

Используя модуль Калибровка → Получить простую карту ошибок..., можно определить первичные данные калибровки по xyz из набора измерений калибровочной решетки. Здесь требуется несколько измерений калибровочной решетки для различных уровней z сканера. Вместе оно образует несколько сечений полного объема сканера. Предоставив отдельный элемент решетки, номинальный шаг решетки и предполагая, что плоскостность и ортогональность решетки значительно превышают таковые сканирующего основания, мы можем определить первичные данные калибровки на основе корреляции. Следует отметить что этот способ калибровки микроскопа носит весьма приближенный характер и его использование для нужд метрологии весьма ограничено. Однако, он может предоставить большое количество полезной информации о свойствах сканера если более сложный анализ невозможно провести.

Ну и наконец, используя меню Трёхмерная калибровка → Загрузить из файла... можно загрузить любые первичные данные трёхмерной калибровки, определённые внешним устройством, например, набором интерферометров. Данные должны быть текстовым файлом содержащим наборы данных калибровки (x, y, z, x_err, y_err, z_err, x_unc, y_unc, z_unc).

Применение данных калибровки и дальнейшее использование

Обработка данных → Калибровка → Трёхмерная калибровка

Первичные данные калибровки, полученные на предыдущих шагах, относятся к сканирующему основанию, не к конкретным измерениям СЗМ. Можно использовать данные первичной калибровки для различных измерений. Для использования первичных данных калибровки для обработки измеренных данных, нужно их сперва применить к данным. Используя модуль Калибровка → Применить к данным... можно просматривать и выбирать данные калибровки, которые применяются к измерениям полей высот. После применения калибровочных данных создаётся набор калибровочных полей данных и присоединяется к выбранным данным. В окне просмотра данных появляется символ 'C', который показывает наличие калибровки для данных. Следует отметить, что калибровка присоединённая к результату измерения СЗМ, больше не связана с первичными данными калибровки (использованными для её создания).

Когда к данным привязана калибровка, модули и инструменты чтения данных и расчёта статистических функций находят её автоматически. Погрешность измерений при этом добавляется к результатам измерений. Погрешность рассчитывается используя правило распространения погрешности.