LängsOszillations-Kontrast- (LOC)Block von den CSM-Instrument-Paaren Mit dem Scannen-Kraft-Mikroskop (SFM), Zum des ReibungsKontrastes der Hohen Auflösung Bereitzustellen

Themen Umfaßt

Hintergrund

ReibungsKontrast der Hohen Auflösung

Haftreibung

Gleitreibung

Ergebnisse

ReibungsKennzeichnung

Hintergrund

Dieser Artikel beschreibt den LängsOszillations-Kontrast (LOC)block, der durch CSM-Instrumente entwickelt wird, der als wahlweiseextrakosten für Gebrauch mit der Standardkontaktmodus-Scannenkraft-Mikroskopanlage erhältlich (SFM) ist.

Der SFM-Kopf bringt ein piezo Standardgefäß unter, das das Feed-back ist, das in beiden horizontalen Äxten durch kapazitive Dehnungsmessgeräte esteuert ist. Der Ausschlag des integrierten Kragträgers wird in ein Maßsignal durch ein Glasfaserinterferometer umgewandelt, das als Stellungsdetektor dient. Dieses Signal wird zur Steuerelektronik geschickt, in der die Spitzenstellung kontinuierlich während des Scannens eingestellt wird, um Höhenvarianten auszugleichen. Dieser Regelkreis garantiert, dass freitragender Ausschlag während eines Maßes konstant bleibt und als direkte Darstellung der Oberflächentopographie der Probe aufgezeichnet wird.

ReibungsKontrast der Hohen Auflösung

Der LOC-Block erlaubt hoher Auflösung Reibungskontrast, mit dem Topographiesignal gleichzeitig aufgezeichnet zu werden. Das Grundprinzip wird in der Feige gezeigt. 1. Während des Scannens im herkömmlichen Kontaktmodus ist der Scan-Kopf zum freitragenden Schwerpunkt bei einer typischen Frequenz von ungefähr 600 Hz oszilliertes paralleles. Das Baumuster der Reibung angetroffen zwischen der Spitze und der Probe veranlaßt den Kragbalken, in einen von zwei Modi zu verbiegen.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Vereinfachte Darstellung des LängsOszillations-Kontrastprinzips. Der Kragbalken wird entlang seinem Schwerpunkt oszilliert und verbiegt abhängig von, ob Haftreibung im rückwärtigen (a) oder in der Vorwärts(b) Richtung angetroffen wird. Im Falle der Gleitreibung verbiegt der Kragbalken in einem vielen wenig Umfang. Indem man das Faseroptikinterferometer entlang dem Mittelteil des Kragbalkens in Position bringt, können die resultierenden Änderungen in der Intensität abhängig von dem Baumuster der Interaktion zwischen Spitze und Probe geüberwacht werden.

Abbildung 1. Vereinfachte Darstellung vom LängsOszillations-Kontrast (LOC)prinzip. Der Kragbalken wird entlang seinem Schwerpunkt oszilliert und verbiegt abhängig von, ob Haftreibung im rückwärtigen (a) oder in der Vorwärts(b) Richtung angetroffen wird. Im Falle der Gleitreibung verbiegt der Kragbalken in einem vielen wenig Umfang. Indem man das Faseroptikinterferometer entlang dem Mittelteil des Kragbalkens in Position bringt, können die resultierenden Änderungen in der Intensität abhängig von dem Baumuster der Interaktion zwischen Spitze und Probe geüberwacht werden.

Haftreibung

Im Falle der Haftreibung (sehen Sie Fig. 1 (a)), verbiegt der Kragbalken in Richtung zur Glasfaser (die über ihn montiert wird), eine Zunahme der Intensität des Signals verursachend. Im Falle der Gleitreibung (sehen Sie Fig. 1 (b)), verbiegt der Kragbalken weg von der Faser, die eine Abnahme an der Signalintensität ergibt. Indem das Montieren der Glasfaser entlang dem Mittelteil des Kragbalkens, erlaubt, dass der Intensitätsunterschied entweder für den ` Steuerknüppel' oder Bedingung des ` Beleges' optimiert wird.

In jeder messenden Stellung d.h. entsprechend jedem Pixel des Bildes, wird der Kragbalken im LOC-Modus mehrmals oszilliert. Indem sie verwendet, erlaubt eine phasenempfindliche Methode (Verriegelung-im Befund), dass das LOC-Signal vom Topographiesignal getrennt wird. Dies heißt, dass in der Praxis ein Topographiebild und ein LOC-Bild gleichzeitig erworben werden können.

Gleitreibung

Indem man die Amplitude der LOC-Oszillation einstellt, können der Übergang zwischen Static und die Gleitreibung in den verschiedenen Materialien nachgeforscht werden, wie in den Ergebnissen der Feige demonstriert worden. 2. In diesem Beispiel ist das Reibungssignal als Funktion der Oszillationsamplitude für Chrom, Gold und Glas grafisch dargestellt worden.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - das Signal der Reibung (LOC), das als Funktion der Oszillationsamplitude für Chrom-, Gold- und Glasproben grafisch dargestellt wurde, scannte mit einer freitragenden Spitze des Si im Kontaktmodus. Die niedrige Amplitudenspitze entspricht dem Übergang zwischen Static und Gleitreibung, während das konstante Signal an den größeren Amplituden eine Maßnahme der Gleitreibung gibt, die zwischen Spitze und Probe angetroffen wird.

Abbildung 2. Signal der Reibung (LOC) grafisch dargestellt als Funktion der Oszillationsamplitude für die Chrom-, Gold- und Glasproben gescannt mit einer freitragenden Spitze des Si im Kontaktmodus. Die niedrige Amplitudenspitze entspricht dem Übergang zwischen Static und Gleitreibung, während das konstante Signal an den größeren Amplituden eine Maßnahme der Gleitreibung gibt, die zwischen Spitze und Probe angetroffen wird.

Beginnend an einer Amplitude von null, das LOC-Signal wird gesehen, bis zu einem bestimmten Maximum (abhängig von den Eigenschaften des gemessenen Beispielmaterials) bevor man scharf linear zu erhöhen abfällt. Der Übergang zwischen Static und Gleitreibung wird durch diese Spitze gekennzeichnet. Je höher die Spitze, desto größer die Haftreibung zwischen der Spitze und der Probe. An den größeren Amplituden bleibt das LOC-Signal auf einem bestimmten Niveau, dieser Wert fast konstant, der eine Anzeige über die Gleitreibung ist, die zwischen der gemessenen Spitze und der Probe angetroffen wird.

Ergebnisse

Einige typische Ergebnisse werden in Feigen 3 und 4 für eine magnetische Disketteoberfläche und einen Objektträger beziehungsweise dargestellt. In beiden Fällen wird ein großer Unterschied zwischen dem Topographiebild und dem Bild LOC (Reibung), mit groß erhöhtem Kontrast in den letzteren beobachtet. Dieser verbesserte Kontrast liegt an den Schwankungen der Reibungseigenschaften zwischen verschiedenen Phasen der Oberflächenzelle. Es kann besonders nützlich sein, in den Fällen wo die Oberflächentopographie sehr flach und strukturlos ist, aber wo Phasen Geschenk sind, die messbare Varianten entweder im Static oder in der Gleitreibung haben.

Indem man die Oszillationsamplitude einstellt, kann die Einfuhrüberwachung, die auf die gemessene Probe bestgeeignet ist, verwendet werden.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - die Daten der Topographie (a) und LOC/friction (b), die auf einer magnetischen Diskette erhalten werden, tauchen auf. Das Topographiebild zeigt die allgemeine Morphologie der Oberfläche, aber das LOC-Bild gibt eine große Kontrastverbesserung zwischen verschiedenen Phasen.

Abbildung 3. Topographie (a) und LOC/friction (b) die Daten, die auf einer magnetischen Diskette erhalten werden, tauchen auf. Das Topographiebild zeigt die allgemeine Morphologie der Oberfläche, aber das LOC-Bild gibt eine große Kontrastverbesserung zwischen verschiedenen Phasen.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Daten der Topographie (a) und LOC/friction (b) erhalten auf einer Standardglassubstratfläche. Abgesehen von einem Oberflächenkratzer zeigt das Topographiebild kaum jede mögliche Zelle. Demgegenüber zeigt das LOC-Bild das Korngefüge des Materials.

Abbildung 4. Topographie (a) und LOC/friction (b) Daten erhalten auf einer Standardglassubstratfläche. Abgesehen von einem Oberflächenkratzer zeigt das Topographiebild kaum jede mögliche Zelle. Demgegenüber zeigt das LOC-Bild das Korngefüge des Materials.

ReibungsKennzeichnung

Die LOC-Technik ist zur Reibungskennzeichnung besonders gut angepasst. Herkömmliche ReibungsKraft-Mikroskopie (FFM) beruht auf Drehung des Kragträgers, um Schwankungen der Reibung zu messen. Solch Eine Methode ist sehr schwierig, wegen des nichtlinearen Dreh- Deformationsmodus des Kragbalkens zu kalibrieren und also kann als eine qualitative Technik nur angesehen werden. Andererseits kann die LOC-Methode ziemlich genau kalibriert werden, vorausgesetzt, dass eine Probe mit bekannten Reibungsbeiwert zwischen seiner Oberfläche und dem Material der Spitze verwendet wird (normalerweise Si).

Quelle: CSM-Instrumente

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte CSM-Instrumente

Date Added: Dec 1, 2006 | Updated: Dec 2, 2014

Last Update: 9. December 2014 19:45

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