NTを使用してルーチンの走査型プローブ顕微鏡とSPMの実験の安定性の障壁を破る

トピックがカバー

背景
圧電セラミックスの特性に起因する機械的なドリフト
提案されたソリューション
SPM部品の不均一な熱膨張による熱ドリフト
提案されたソリューション
NTEGRAトモを使用してAFMベースの断層撮影
SPM +共焦点顕微鏡/分光法
組み合わせの利点

背景

SPMのコミュニティのほとんどすべての専門家は、試料とプローブの相互変位に起因する障害を持つ彼の(彼女の)経験に直面している。この効果は、AFMのシステム内部の機械的または熱ドリフトのいずれかから生じる。結果は、特に小規模なスキャン領域(以下、1イム)のための全体の実験のための致命的だ。

圧電セラミックスの特性に起因する機械的なドリフト

であっても最高の圧電デバイスは、クリープと非直線性、ヒステリシスに苦しんでいます。究極の再現性を持つシステムを持っている唯一の方法は、特別なソフトウェアやクローズドループ(CL)補正を適用することです。練習CLセンサーで常にほぼすべての市販のSPMは、閉ループ補正と500nmよりも小さいフィールドでの作業が許可されていないため、システムにいくつかのノイズを入れる。

提案されたソリューション

の特別な設計NTEGRA Thermaのの測定ヘッドは、プローブの動きの超高安定性と再現性を維持する機会を与えてくれます。のスキャナのセンサーNTEGRA Thermaのは、市販されている楽器の中で最も低いノイズレベルを持っている。

エンジニアリングソリューションは、50nmのような小さな領域にハードウェアの補正が可能となる。実際にはさらに原子格子がオンにCLセンサーで撮像することができます。

SPM部品の不均一な熱膨張による熱ドリフト

一つは、簡単であっても室温調節器付きの部屋に3-5の温度ノイズ° Kの大きさを見つけることができます。

SPMはまた、動作中に多少の熱を生成します。市販のSPMはの熱ドリフトの典型的な値は、毎時数十ナノメートル程度です。広い実験の温度範囲ではより顕著に熱ドリフトの影響力になることです。 Kあたり数百ナノメートル程度のドリフトは通常のSPMのためのルールとなります。

提案されたソリューション

NTEGRA Thermaのは、熱ドリフトと戦うためにユニークな設計ソリューションが組み込まれています。徹底的にシステムの幾何学、熱膨張と伝導率、スキャニングモジュールの温度を精密に安定化、およびいくつかの他の機能は3-5 nmの/時間限り小さくし、室温でXYのドリフトを有効にし、約10nmの同様の係数を持つ材料の特別な組み合わせを開発/温度を変えることで、K!

図1。 極めて低い走査速度(約1行/秒)で得られたHOPGの原子格子

図2。 閉ループ補正で撮像としてマイカの原子格子。

図3。 長期の実験ではナノチューブとナノ粒子。 7時間の全体的な変位は約35 nmである。 Dr.HBチャンのサンプルの礼儀、物理学科、 フロリダ大学 アメリカ

NTEGRAトモを使用してAFMベースの断層撮影

AFMトモグラフィーは、原子間力顕微鏡(AFM)との両方に基づいた方法ですultramicrotomy 。それは1つがかなりハードなものも含め、ほぼすべての高分子材料の内部の性質を研究することができます。 3次元再構成は、ウルトラミクロトームで切片を組み合わせたブロック面のシリアルAFMイメージングの後に実行することができます。

図4 AFMトモグラフィーのセットアップの原理の体系:1 -サンプル、2 -試料ホルダー、3 -可動ウルトラアーム、4 -ウルトラミクロトームナイフ、5 - AFMスキャナ、6 -プローブホルダ、7 - AFMプローブ

図5。 シリカはポリマーマトリックス(ナノコンポジット材料)の中でナノ粒子。それぞれの個々の画像サイズは20x40イムである、スペースは200nmです。 Dr.Aliza Tzurのサンプルの礼儀、 テクニオン イスラエル

図6。 多成分ポリマーブレンドの3次元モデル。モデルのサイズ8.0x5.6x0.6ええと、セクション40 nmの間のスペース。 Dr.Christianザイラーのサンプルの礼儀、研究所F. Polymere、 ETH - Honggerberg スイスの

図7。 シアノバクテリア埋め込 ​​まれた樹脂のAFMトモグラフィー。光合成膜のラメラは明らかに拡大したAFM像を、3Dモデル(4.9x4.6x0.9ええと、セクション50nmの間のスペース)の両方で見られている。Dr.N.Matskoのサンプル礼儀、ETH、 チューリッヒ スイスの

SPM +共焦点顕微鏡/分光法

組み合わせの利点

SPMと顕微鏡/分光共焦点の組み合わせは、試料表面上の同じ領域の同時物理的および化学的特性評価を行うことができます。 NTEGRAスペクトルは 、正常ラマンと顕微鏡と分光技術蛍光AFM、SNOMを(近接場光学顕微鏡)、内蔵されている。

また、SPMのプローブと光の相互作用により生じる独特の非線形光学効果はラマンと蛍光シグナルの巨大な向上を生み出す。 TERS(チップ増強ラマン散乱)実験は、特殊なAFMチップと集束レーザスポットを正確に空間的な調整のために可能となる。光学特性は、現在までのところ、回折限界を超えた分解能で行うことができます。

図8 超高空間resolution.Aとラマン顕微鏡- 先端増強ラマン散乱実験、B -プローブの先端が水揚げされる数桁のオーダーによるカーボンナノチューブのG -バンドの増加の強さ、C -カーボンナノチューブの共焦点ラマンイメージバンドル。 Dチップ増強ラマン散乱(TERS)同じナノチューブ束の画像。 (注)、TERSは共焦点顕微鏡に比べて以上の4倍も優れた空間分解能を提供します。博士S. Kharintsev、博士のデータ提供: J.ロース、火、 オランダ と博士P. Dorozhkin、ISSP RAS、 ロシア

図9。 明視野顕微鏡で見られる微細藻類()、β-カロチンライン(B)におけるラマン顕微鏡、および自己蛍光(C)の共焦点顕微鏡。博士ドンマクノートンのサンプルの礼儀、 モナッシュ大学 ビクトリア オーストラリア

10。FITC標識抗体を用いたミトコンドリア染めのSNOM像。回折限界を超えてのXY解像度に注意してください。

ソース:NT - MDT

このソースの詳細については参照してくださいNT - MDTを

Date Added: Jan 21, 2008

Last Update: 3. October 2011 01:20

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