Идея использования постоянной решетки кристалла в качестве стандарта длины в сканирующей зондовой микроскопии multifunctional scanning probe microscope не нова. Однако практическая реализация такой меры была ограничена, потому что измеренное расстояние между соседними атомами сильно искажено тепловым дрейфом головки микроскопа и ползучестью пьезосканера.
Как правило, чем меньше измеряемый объект, тем сильнее влияние теплового дрейфа, ползучести и шума.
Проблема термического дрейфа может быть решена путем термостабилизации микроскопа. Однако термостабилизация требует времени для выравнивания температур различных частей прибора, дополнительного оборудования и специальных помещений.
Помимо термостабилизации желательно охлаждать микроскоп до низких температур (2-20 К), чтобы повысить механическую стабильность зонда. Криогенные микроскопы очень дороги, сложны в эксплуатации, требуют высокого вакуума, потребляют криогенные жидкости и имеют ряд функциональных ограничений.
«В нашем институте, - говорит д-р Лапшин, - был предложен новый подход, позволяющий достичь высокой точности измерения топографии поверхности; он основан на более сложном контроле зондового микроскопа. Мы назвали эту новую особенность подхода-ориентированное сканирование (ФОС). " 
Он продолжает: «Основная идея FOS состоит в использовании особенностей топографии поверхности в качестве опорных точек во время измерения или перемещения поверхности. Для этого в алгоритм сканирования была встроена специальная функция реального времени, распознающая топографию поверхности. Во время FOS измерение поверхности осуществляется небольшими фрагментами, известными как сегменты ".
Кроме того, алгоритм FOS характеризуется следующим:
  • все движения выполняются на короткие расстояния от одного объекта до другого, расположенного поблизости;
  • относительные расстояния измеряются между объектами;
  • все измерения сильно локализованы;
  • измерения повторяются много раз и усредняются;
  • для того, чтобы сохранить текущую площадь поверхности в поле зрения прибора, непрерывные крепления зонда к элементу выполняются;
  • постоянный мониторинг шума и скорости дрейфа;
  • искажения, вызванные дрейфом, нейтрализуются с помощью системы иерархически организованных встречных движений.
Функционально-ориентированное сканирование является адаптивным, поскольку оно может самостоятельно изменять свою работу в зависимости от состояния текущей топографии и фактических условий измерения.
«Наблюдая за работой FOS, приходит на ум аналогия с известной историей барона Минхаузена, который вытащил себя из болота за волосы (вместе со своей лошадью)», - отмечает доктор Лапшин. «Не имея никаких позиционных датчиков, FOS во время измерения« вытягивает »правильное изображение рельефа поверхности из« болота »шумов и нелинейных искажений. Помимо того, что FOS позволяет получать изображение без искажений поверхность, это также несколько улучшает предел разрешения микроскопа ".