중합체 물자의 단계 화상 진찰, Bruker SPM를 가진 Nanoscale 향상된 특성

TappingMode 화상 진찰은 유동성 층 (압축된 수증기 및 그밖 (AFM) 오염물질)의 존재가 가혹하게 둘 다의 응용성을 제한하는 주위 조건에 있는 원자 군대 현미경 검사법의 가장 다재다능한 최빈값, 접촉형 및 몸의 접촉이 없는 기술인 것을 입증했습니다. 마찰에 의해, 접착 제기된 극복해서 도전을 및 그밖 문제점, TappingMode는 매우 AFM 응용 확장의 방법 제공했습니다. 단계 화상 진찰은 TappingMode 화상 진찰의 중요한 연장입니다. 전류를 고주파로 변환시키는 외팔보의 단계를 밖으로 지도로 나타내서, 단계 화상 진찰은 간단한 지형도 작성에게 지도로 나타내기 저쪽에 갑니다. 접착과 점탄성 의 단계 화상 진찰에 있는 변이에 과민한 견본 구성과 microphase 별거에 관하여 정보를 제공할 수 있습니다.

단계 화상 진찰은 블럭 공중 합체에서 생기는 microphase 별거를 제시할 수 있습니다. 양자택일 기술을 가진 이 정보를 장악하는 것은 TEM를 위해 얼룩이 지는 화학제품과 같은 합병증을 관련시킵니다. TappingMode 단계 화상 진찰로, AFM는 치료되지 않는 얇은 fi lm의 주위 상태에서 장악된 심상에서 microphase 별거 패턴의 구상을 직접 제공할 수 있습니다. 숫자 2는 PS b PB b PS triblock 공중 합체 (PS 의 폴리스티렌의 2단계 심상을 보여줍니다; PB, polybutadiene). 두 채널 통신로 다 명확하게 예상한 지렁이 같은 microphase 별거 패턴을 보여줍니다. microphase 도메인은 ~ 35nm의 폭을 전시합니다. 더 뻣뻣한 PS 얇은 판자는 둘 다, (더 키 큰 특징을 함축하는) 지세 및 (긍정 단계 각을 좀더 함축하는) 단계에서 밝은 것처럼 보입니다. 물자의 점탄성 계수에 있는 다름을 반영하는 단계 심상을 위해, 물자를 돌파하는 AFM 탐사기 필요. tipsample 상호 작용이 관심사의 층에서 물자 속성에 의해 좌우되다 더 정확하게, suffi를 돌파하는 탐사기 필요 ciently 멀리 그 같은. PS b PB b PS fi lm 의 무조직의, Pb 풍성하게 한 상단 층의 경우에 일반적으로 존재합니다. 따라서, 연약한 외팔보의 조합 (예를들면, FESP 의 빛 두드리는 상태에 k ~ 2-5N/m)는 microphase 별거 패턴을 폭로하지 못할 것입니다. 숫자 2에서 보인 그들과 같은 심상은 일반적으로 단단한 두드리는 조건 setpoint 진폭에 i.e, 자유로운 진폭의 상당히 높은 비율에 장악됩니다. 온건한 진폭에 조정하는 탐사기 (입력 이익 조정 ~ 8)와, 높은 비례적인 의견 이익 함께 관여시키기에 공가 드라이브 진폭의 중요한 증가는, 요구한 결과를 가져올 것입니다.

(남겨두는) 숫자 1. 5µm와 500nm (PS b PB b PS triblock 공중 합체의 적당한) 단계 심상. 충분히 열심히 두드리는 조건은 두 채널 통신로 전부에서 명확하게 보일 수 있다시피 지렁이 같은 microphase 별거 패턴이 나타나 지하 층으로 탐사기 침투를 지켰습니다. 닫힌 루프 능동태로 취득되는 심상.

단계 화상 진찰은 기계적 성질에 있는 현지 변이에 과민하기 때문에, 합성 견본에 있는 분대의 배급을 밖으로 지도로 나타내기를 위한 능률적인 방법을 줄 수 있습니다. 숫자 3 십자가 구분한 다중층 폴리에틸렌의 쇼 지세는과 단계 심상, 대체 가는곳마다 조밀도 층으로 구성해 간색합니다. 지세 심상은 대규모, 십자가 구분에서 cryomicrotoming 외관상으로는 유래한 저주파 고도 파동에 의해 지배됩니다. 단계 심상에는 명확하게 무료한 정보를 제공하는 완전히 다른 외관이, 있습니다. 단계 심상은 명백하게 물자 속성과 이렇게 구성요소 층에 있는 수요가 많은 교대를 나타내는 줄무늬의 교체 세트에 의해, 지배됩니다. 추가적으로, 지형도 작성 정밀한 특징은 노후화 견본 표면을 표시하는 작은 물방울과 같은 이의없이 명백합니다. 작은 물방울은 명확하게 무작위로 분산되지 않습니다. 오히려, 그(것)들은 선, microtoming 프로세스에 의해 견본에 나누어 주어진 아마 작은 찰상에 따라서 형성하는 것처럼 보입니다.

(남겨두는) 숫자 2. 지세와 (맞은) cryo-microtomed 다중층 폴리에틸렌 견본의 단계 심상. 지세가 대규모 파동에 의해 지배되는 동안, 단계는 층구조의 청결한 전망을 제공합니다. 추가 미세 구조는 작은 작은 물방울의 존재를 보여줍니다. 심상 규모 55µm.

숫자 3에 있는 단계 심상이 교체 조밀도 분대의 특히 청결한 지도를 제공하는 동안, 다른 물자 속성에는 또한 화상 진찰 최빈값, 외팔보 및 그밖 요인의 선택에 따라서 관찰한 AFM 지세에 대한 효력이, 있을 수 있습니다.

microphase 별거의 구성에게 지도로 나타내고는 및 구상을 제외하고, 단계 화상 진찰은 미세 구조의 탐지를 보조할 수 있습니다. 숫자 4는 아이소택틱 폴리프로필렌, 일컬어 미소한 구멍이 있는 막 Celgard의 동쪽으로 향하게 한 필름의 AFM 심상을 보여줍니다. 둘 다, 지세는 및 쇼를 이 견본에 독특한 동쪽으로 향하게 한 fi brillar 구조물의 패턴 명확하게 실행합니다. 큰 변이에 의해 지배된 전반적인 고도 가늠자 (~ 200nm가), 미세 구조는 지세 데이터에서 분명하지 않습니다. 대조적으로, 단계 심상은 명확하게 fi ner, 소의 줄의 중간 부분적으로 동쪽으로 향하게 한 층상 조직 (넓게 ~ 20nm)를 제시합니다. 단계 신호는 setpoint 진폭에서 진동 진폭의 편차에 과민하기 때문에, 가장자리 탐지 기술로 봉사할 수 있고 이렇게 지세 채널 통신로에서 쉽게 간과되는 그 같은 미세 구조를 강조합니다.

(남겨두는) 숫자 3. 지세와 (맞은) Celgard의 단계 심상. 동쪽으로 향하게 하는 fi brillar 구조물이 지세에서 분명한 동안, 단계 심상은 게다가 박판 fi ne 구조물을 제시합니다. 심상 규모 3.5µm.

단계 심상에 있는 미세 구조의 외관은 물자 속성에 뿐만 아니라 감도를 보충합니다. 합성 견본에 있는 분대를 확인해서, 구성 화상 진찰에 있는 단계 심상 원조에 있는 미세 구조의 외관. 숫자 5는 열가소성 vulcanizate, 아이소택틱 폴리프로필렌으로, 고무 이루어져 있는 다성분 물자 및 탄소 검정 충전물의 지세와 단계 심상을 보여줍니다.

(남겨두는) 숫자 4. 지세와 (맞은) 열가소성 vulcanizate의 단계 심상. 단계 심상은 이 지구에 있는 명확하게 폴리프로필렌 분대의 풍부를 표시하는 박판 미세 구조를 보여줍니다. 심상 규모 7.6µm.

박판 미세 구조는 지세 심상에서 식별될 수 있고 이 지구가 폴리프로필렌 분대에서 풍성하게 한다는 것을 표시하는 단계에서 훨씬 명확하게 보입니다. 그밖 AFM 화상 진찰 최빈값은 이 합성 견본에 관하여 추가 정보를 장악하는 것을 도울 수 있습니다. 특히, 전기력 현미경 검사법은 표면의 가까이에 탄소 검정 충전물 물자의 배급을 폭로할 수 있습니다.

2개의 전통적인 AFM 스캐닝 최빈값 - 접촉형과 비접촉형은 다양한 성공과 함께 얼마 동안 사용되었습니다. 각각에는 주위 조건에 있는 화상 진찰 민감한 견본을 위한 그것의 제한이, 특히 있습니다.

접촉형 AFM는 가장 간단한 화상 기술을 나타냅니다. 견본은 탐사기에 관련된 단순히 탐사기가 표면을 통해 드래그되다 그 같은 옆으로. 이 기술은 많은 견본을 위해 성공의 동안, 심각한 결점에 지배를 받습니다. 실지로, 접착성 끝 표면 군대와 결합된 대피해 및 인공물을 심상에 있는 만들고 수시로 해결책을 가혹하게 떨어뜨리는 견본에 시험하기 위하여 탐사기의 드래그 움직임은 지도할 수 있습니다.

대기 상태 하에서, 대부분의 표면은 전형적으로 두껍게 몇몇 나노미터인 그밖 오염물질 구성된 유동성 층에 의해 포함됩니다, 와 근해로. 이 층을 만지는 AFM 끝은 초승달 모양이 형성하는 원인이 되고 표면 장력은 표면에 끝을 당길 것입니다. 추가 접착성 군대는 덫을 놓은 정전하에서 발생할 수 있습니다 (숫자 6)를 보십시오.

끝 견본 군대는 공가 defl ection가 표시하는 것을 보일 것입니다 더 큽니다 이렇게. 일치적으로, 접촉형 화상 진찰 도중 가로 운동은 약하게 바운스된 지상 흡착된 것의 가혹한 끝 또는 견본 손상 또는 무의식적인 진지변환의 결과로 더 큰 횡력과, 연관됩니다. 모세관 군대는 완전하게 액체에 있는 견본 그리고 탐사기 끝을 submersing 삭제될 수 있습니다. 그러나, 견본 표면은 수시로 액체에서 보다 적게 강력하 (예를들면, 흡착된 것은 더 약하게 바운스됩니다) 또는 액체 환경과 전혀 호환이 되지 않습니다.

숫자 6. 접촉형 AFM에서는, 흡착된 유동성 층에서 정전기 그리고/또는 표면 장력 군대는 파괴적인 옆 전단력으로 이끌어 냅니다. 응용 주 AN04에서, TappingMode 화상 진찰 응용과 기술. 비접촉형은 접촉형과 관련되었던 해로운 끝 표면 군대를 극복하는 시도를 나타냅니다. 불행히도, 대기 상태는 드물게 몸의 접촉이 없는 AFM 화상 진찰에 공헌합니다 없습니다.

비접촉형은 끝 사이에서 존재하고 표면의 위 약간 나노미터를 간색하는 van 약한 매력적인 der Waals 군대의 탐지에 기지를 둡니다. 유동성 층이 주위 조건에서 부분적으로 보호한다는 것을 이 군대를 제출한다는 것을 주의하는 것이 중요하 유동성 층이 나타나 극초단파 진공에 있는 작동에 비교될 때 대부분 그들의 유용한 범위를, i.e 점유합니다. van 어떤 잔여 der Waals 군대든지의 한정된 범위 때문에, 그들의 탐지는 아주 작은 진동 진폭을 필요로 합니다. 동시에, 아주 작은 진폭에 작전된 외팔보는 유동성 층 안쪽에 쉽게 일단 만지면, 덫을 놓습니다.

이상적인 경우에, 작동은 유동성 층 이상으로 - 그러므로 견본 표면에서 몇몇 나노미터 멀리 남아 있습니다. 결과는 상당히 현지 기계적 성질에 있는 변이를 밖으로 지도로 나타내는 떨어진 해결책 (TappingMode와 비교하여) 및 무능력 입니다. 실제로, 탐사기는 거기 덫을 놓은 견본 표면 및 유물에 자주 검사 움직임이 진행하는 동안 당겨져, 접촉형에 기인한 그것과 유사한 사용불능 데이터와 견본 손상에 지도하.