eng
В статье описывается опыт создания и апробации практикума по зондовой микроскопии в МГУ имени М.В.Ломоносова. Авторами лабораторных работ являются ведущие специалисты в области зондовой микроскопии. Была создана весовая модель зондового микроскопа, позволяющая отработать настройку обратной связи без ущерба для реального прибора. В настоящий момент практикум по зондовой микроскопии доступен также в дистанционном формате.
Теги: atomic force microscopy distant learning femtoscan online "фемтоскан онлайн" scanning probe microscopy дистанционное обучение интернет-практикум сканирующая зондовая микроскопия, атомно-силовая микроскопия
Результатом неэффективной работы оператора будут низкокачественные снимки, что в конечном итоге испортит труд значительного количества людей – химиков, биологов, физиков, которые готовили образцы, обсуждали результаты, писали статью, не пропущенную в печать рецензентами из-за низкого качества изображений. Конечно, СЗМ в большинстве своем дополняет другие методы исследований, однако в то же время зондовая микроскопия, как любой микроскопический метод, очень наглядна и благодаря этому более убедительна. Именно поэтому оператору СЗМ отводится ответственная и почетная роль по получению достоверных и качественных изображений.
В 21 веке скорость получения и обработки информации выросла в десятки и сотни раз, и по сравнению со своими сверстниками 30–50 лет назад современные студенты должны усваивать больший объем информации. Поэтому то важно наладить эффективное обучение студентов с помощью современных форм.
Один из важных этапов работы на СЗМ – умение осуществлять настройку системы обратной связи, что является сложной многопараметрической задачей, с которой никто не может справиться самостоятельно на начальном этапе обучения. Без грамотной и аккуратной настройки обратной связи СЗМ-изображение, если его вообще удастся получить, будет иметь ряд искажений, практически не поддающихся исправлению в специальных программах обработки.
Правильная настройка обратной связи позволяет получить максимально достоверное изображение поверхности образца. Вообще-то, девизом любого оператора СЗМ должно стать утверждение: "Постарайся получить изображение, достойное обложки журнала Nature". Если оператор будет думать о том, что ничего страшного не случиться, если изображение будет не очень качественным, поскольку выбитые строки можно просто удалить, электрические помехи вычесть, а тепловые искажения исправить, то может оказаться, что после всех этих операций на изображении не останется полезной информации об объекте исследования. Именно поэтому у настоящих ценителей СЗМ вызывает неподдельный восторг качественное изображение объекта, подвергнутое минимальной математической обработке. Так, например, на рис.1 показана работа инструмента "Изолиния" – автоматическое выделение объектов одной высоты, а на рис.2 представлен пример изображения для презентации с помощью программного обеспечения "ФемтоСкан Онлайн".
Прежде чем начинать работу с реальным микроскопом, важно освоить основные методы настройки сканирования на модели, максимально приближенной к такому прибору. Именно для этого в лаборатории сканирующей зондовой микроскопии МГУ имени М.В.Ломоносова была создана обучающая модель микроскопа настройки системы обратной связи.
Модель включает электронику реального микроскопа, при этом его механическая часть смоделирована с использованием выхода ЦАП, замкнутого на АЦП через постоянное сопротивление. На базе данной модели подготовлена лабораторная работа для студентов "Основы работы на сканирующем зондовом микроскопе".
В этой работе предлагается научиться производить настройку обратной связи по эмпирическому методу Циглера-Никольса, причем значения пропорционального и интегрального звеньев можно выставлять какими угодно большими, что никоим образом не влияет на электронику и на смоделированный прибор. Управление электроникой может осуществляться через веб-интерфейс и в программном обеспечении "ФемтоСкан Онлайн", используемом и для управлением зондовым микроскопом "ФемтоСкан". По этой причине, когда студенты приступят к работе на реальном зондовом микроскопе, настройка обратной связи у них не вызовет никаких трудностей.
Совместно с МГУ имени М.В.Ломо-носова компания ООО "НПП "Центр перспективных технологий" подготовила интернет-практикум по зондовой микроскопии. Практикум состоит из нескольких лабораторных работ по микроскопии различных объектов (рис.3).
В ходе выполнения работ студенты знакомятся с рядом базовых алгоритмов обработки изображений и с их реализацией в программе "ФемтоСкан Онлайн", узнают о принципах функционирования обратной связи СЗМ, приобретают базовые навыки работы на нем в удаленном режиме – получение доступа, общение с оператором, настройка, создание изображений с различным разрешением, измерение пространственных характеристик. Также студенты познакомятся с возможностями метода применительно к решению конкретных задач: исследование микрофазового разделения блок-сополимеров, изучение бактериальных клеток на воздухе и в жидкой среде. Помимо лабораторных работ интернет-практикум включает состоящий из 20 лекций курс по основам сканирующей зондовой микроскопии, а также тесты из 10 вопросов по каждой теме. ■
Более подробная информация об интернет-практикуме:
тел. 8 (495) 926-37-43, spm@nanoscopy.ru
В 21 веке скорость получения и обработки информации выросла в десятки и сотни раз, и по сравнению со своими сверстниками 30–50 лет назад современные студенты должны усваивать больший объем информации. Поэтому то важно наладить эффективное обучение студентов с помощью современных форм.
Один из важных этапов работы на СЗМ – умение осуществлять настройку системы обратной связи, что является сложной многопараметрической задачей, с которой никто не может справиться самостоятельно на начальном этапе обучения. Без грамотной и аккуратной настройки обратной связи СЗМ-изображение, если его вообще удастся получить, будет иметь ряд искажений, практически не поддающихся исправлению в специальных программах обработки.
Правильная настройка обратной связи позволяет получить максимально достоверное изображение поверхности образца. Вообще-то, девизом любого оператора СЗМ должно стать утверждение: "Постарайся получить изображение, достойное обложки журнала Nature". Если оператор будет думать о том, что ничего страшного не случиться, если изображение будет не очень качественным, поскольку выбитые строки можно просто удалить, электрические помехи вычесть, а тепловые искажения исправить, то может оказаться, что после всех этих операций на изображении не останется полезной информации об объекте исследования. Именно поэтому у настоящих ценителей СЗМ вызывает неподдельный восторг качественное изображение объекта, подвергнутое минимальной математической обработке. Так, например, на рис.1 показана работа инструмента "Изолиния" – автоматическое выделение объектов одной высоты, а на рис.2 представлен пример изображения для презентации с помощью программного обеспечения "ФемтоСкан Онлайн".
Прежде чем начинать работу с реальным микроскопом, важно освоить основные методы настройки сканирования на модели, максимально приближенной к такому прибору. Именно для этого в лаборатории сканирующей зондовой микроскопии МГУ имени М.В.Ломоносова была создана обучающая модель микроскопа настройки системы обратной связи.
Модель включает электронику реального микроскопа, при этом его механическая часть смоделирована с использованием выхода ЦАП, замкнутого на АЦП через постоянное сопротивление. На базе данной модели подготовлена лабораторная работа для студентов "Основы работы на сканирующем зондовом микроскопе".
В этой работе предлагается научиться производить настройку обратной связи по эмпирическому методу Циглера-Никольса, причем значения пропорционального и интегрального звеньев можно выставлять какими угодно большими, что никоим образом не влияет на электронику и на смоделированный прибор. Управление электроникой может осуществляться через веб-интерфейс и в программном обеспечении "ФемтоСкан Онлайн", используемом и для управлением зондовым микроскопом "ФемтоСкан". По этой причине, когда студенты приступят к работе на реальном зондовом микроскопе, настройка обратной связи у них не вызовет никаких трудностей.
Совместно с МГУ имени М.В.Ломо-носова компания ООО "НПП "Центр перспективных технологий" подготовила интернет-практикум по зондовой микроскопии. Практикум состоит из нескольких лабораторных работ по микроскопии различных объектов (рис.3).
В ходе выполнения работ студенты знакомятся с рядом базовых алгоритмов обработки изображений и с их реализацией в программе "ФемтоСкан Онлайн", узнают о принципах функционирования обратной связи СЗМ, приобретают базовые навыки работы на нем в удаленном режиме – получение доступа, общение с оператором, настройка, создание изображений с различным разрешением, измерение пространственных характеристик. Также студенты познакомятся с возможностями метода применительно к решению конкретных задач: исследование микрофазового разделения блок-сополимеров, изучение бактериальных клеток на воздухе и в жидкой среде. Помимо лабораторных работ интернет-практикум включает состоящий из 20 лекций курс по основам сканирующей зондовой микроскопии, а также тесты из 10 вопросов по каждой теме. ■
Более подробная информация об интернет-практикуме:
тел. 8 (495) 926-37-43, spm@nanoscopy.ru
Отзывы читателей
