弗罗茨瓦夫科技大学，纳米计量学系 (1) ORCID: 1. 0000-0003-1565-7278; 2. 0000-0001-6649-1963； 3. 0000-0001-6218-0658； 4.0000-0001-9197-1862； 5. 0000-0002-5146-2868； 6. 0000-0003-1300-6420； 7.0000-0001-8482-301X； 8. 0000-0002-3187-1488； 9. 0000-0003-4182-9192 doi:10.15199/48.2024.06.41 教育扫描隧道显微镜——用于纳米技术教学和纳米计量研究的开放式架构平台摘要。在本文中，我们提出了一个教育性扫描隧道显微镜平台，可以研究纳米级的表面。该设计结构的主要优点是其开放式架构，可以进行各种实验，包括教学实验和高度专业化的科学工作。该系统是弗罗茨瓦夫科技大学电子、光子学和微系统学院纳米计量学系文凭和博士论文的一部分。 （教育扫描隧道显微镜——用于教育和纳米计量研究的开放式架构平台）摘要。在本文中，我们介绍了内部硬件和软件平台，可以演示扫描隧道显微镜 (STM) 的设计和操作以及衍生的诊断技术，从而能够确定纳米级表面的特性。所述设置的主要优点是开放式架构，这对于全面了解构造的某些方面以及执行测量的方式至关重要。由于平台采用模块化设计，学生可以通过基础培训课程和文凭课程等各种形式的学习活动来提高自己的能力。所描述的解决方案是一种独特的设置，它是利用弗罗茨瓦夫科技大学纳米计量学系研究人员的经验开发的。关键词：扫描探针显微镜、扫描隧道显微镜、纳米计量学、控制和信号电子学。简介扫描隧道显微镜 (STM) 自 1982 年开发以来 [1,2]，已发展成为一种先进的诊断技术，它与其他样品制备技术和分析工具相结合，能够以原子分辨率洞察材料的结构 [3–6]。尽管扫描隧道显微镜的概念看似简单，但实际设置在实施特定测量模式以及仪器方面却很复杂。然而，STM 背后的理念仍然足够简单，本土建筑商可以开发自己的测量系统——有很多自己动手 (DIY) 的项目可以找到 [7]。此外，控制和测量分析软件领域也正在快速发展[8,9]。与市售机器相比，开发的显微镜并不复杂，也不是开放式装置。在未来纳米技术专家的教育过程中，获得 STM 设计和操作的透明度是一个重要问题。培训旨在提供必要的知识和经验，教他们如何准备和使用 STM，以获得样品表面的原子分辨率成像。特别是，处理样品、准备扫描尖端、配置系统的特定部分、优化测量参数以及数据处理和分析等问题是培训的重要组成部分。很少有实验室会自下而上地开设扫描探针显微镜 (SPM) 课程 [10]。在这种情况下，需要为学生提供纳米技术工具 [11]。为了提供实现上述培训条件的环境，纳米计量学系开发了一种特定的硬件软件设置。与商用 STM 系统不同，它在信号处理和采集方面提供了完全透明性，包括隧道电流、PID 信号（特别是 Z 和误差信号）、扫描控制（X、Y）信号和输出数据。系统由专门的