高分辨率掃描熱量顯微學 (SThM) 與從公園系統的 XE 串聯基本強制顯微鏡

事宜列表

背景
高分辨率掃描熱量顯微學 (SThM) 與 XE 串聯 AFM
XE 串聯納諾熱量探測
溫度對比模式 (TCM)
傳導性對比模式 (CCM)
由 XE 串聯的 Nanoscaled 熱成像

背景

公園系統基本強制顯微鏡 (AFM)技術領先者,提供解決所有研究和行業 nanoscale 應用的需求的產品。 允許在液體和空電設施的真的沒有接觸的想像的一個唯一掃描程序設計,所有系統與創新和強大的選項一個較的列表是完全兼容的。 所有系統是被設計的容易使用、準確性和耐久性在頭腦裡,并且提供您的客戶以最終資源為 meetiong 所有今後需要。

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高分辨率掃描熱量顯微學 (SThM) 與 XE 串聯 AFM

有生長興趣在 nanostructured 材料上熱散射。 瀏覽熱量顯微學 (SThM) 模式的 XE 串聯被開發探查熱量屬性在 nanoscale 級別。 XE 串聯 SThM 用途 nanofabricated 熱量探測達到史無前例的高空間和熱量解決方法和區分與一個唯一信號檢測模式。

通過使用與一個抗拒要素的 nanofabricated 熱量探測 XE 串聯的 SThM 技術映射範例表面的熱量屬性。 XE 串聯 SThM 是可用的在二個模式、熱量對比顯微學 (TCM)和導熱性對比顯微學 (CCM)。 TCM 允許這個用戶評定在範例表面的溫度差異。 CCM 允許這個用戶評定導熱性的差異在範例表面的。

圖 1 顯示 XE 串聯 SThM 系統的簡圖。 「V」塑造了抗拒要素被掛接在懸臂結束時。 當探測技巧和範例表面之間的距離是由通常 AFM 模式時控制的,熱量探測形成惠斯登橋 (圖 1) 的一行程。 它是反饋,調整的此惠斯登橋,并且平衡橋梁電壓為了評定探測的溫度 (TCM)或維護一個恆定的探測溫度 (CCM)。

圖 1. 簡圖 XE 串聯 SThM 系統。

一個地形學 AFM 圖像可以從在懸臂的高度偏折上的變化被生成。 因此,地形學信息可以從在範例的熱量屬性上的局部變化分隔,并且圖像的二種類型可以同時收集。

XE 串聯納諾熱量探測

SThM 的關鍵部分是 SThM 技巧,擔當電阻溫度計 (或一臺加熱器在 CCM 模式下) 在 AFM 技巧的同時。 懸臂的熱量要素不同地回應在導熱性上的變化,并且造成懸臂偏轉。 早先 SThM 設計不能提供滿足的空間和熱量解決方法,緊要地限制由基於電匯的熱量探測,即 Wollastone 電匯的幾何。 XE 串聯 SThM 使用一個抗拒要素平版印刷在 AFM 技巧被仿造的 nanofabricated 熱量探測。

瀏覽 Wollaston 的電子顯微鏡術圖像圖 2 (a) (SEM) 和 2 (b) 顯示架線熱量用於 XE 串聯的探測和 nanofabricated 熱量探測 SThM。 nanofabricated 探測的技巧半徑約為 100 毫微米啟用高分辨率熱量圖像掃描,當那 Wollaston 電匯探測大於數百時 nm。

圖 2。 (a) XE 串聯納諾熱量探測和 (b) Wollaston 的 SEM 圖像架線。

在表 3 和 4,比較做在 XE 串聯納諾熱量探測和 Wollastone 電匯探測之間。 這個印象的範例是氫有 (HSQ) 1 條 µm 直徑的 silsesquioxane 過帳在硅體。 在地形學和導熱性解決方法上的詳細區別明顯地展示與有優越空間和熱量解決方法的 XE 串聯納諾熱量探測。 请注意:在解決方法和區分的這樣嚴重的改進通過結合 XE 串聯和 SThM 模式區分的提供的好處仅認識到 nanofabricated 熱量探測。

在硅體 (5 µm 掃描範圍) 的圖 3. 1 mm 直徑 HSQ 過帳的地勢圖像比較使用 (a) XE 串聯納諾熱量探測和 (b) Wollastone 電匯被仿造的。

在硅體 (5 µm 掃描範圍) 的圖 4. 1 mm 直徑 HSQ 過帳的導熱性圖像比較使用 (a) XEseries 納諾熱量探測和 (b) Wollastone 電匯被仿造的。

溫度對比模式 (TCM)

在 TCM 模式下, XE 串聯納諾熱量探測的抗拒要素使用作為電阻溫度計。 當這個技巧根據表面溫度,瀏覽表面熱量探測的溫度更改。 改變的電匯溫度導致其阻力的更改。 一個非常小的區域的溫度可以通過運行恆定的當前評定,被稱為 『探測當前』,通過探測和評定阻力如圖 5. 所顯示。

圖 5. 簡圖 TCM 模式。

首先,這個技巧被放到與範例表面的熱平衡,并且因而其阻力是恆定的。 此時,調整在橋梁的可變電阻器,以便點 1 和 2 之間的電位差成為零。 然後,當探測瀏覽在表面,探測的溫度更改。 在探測阻力上的對應的變化將修改橋梁的電壓平衡,更改點 1 和 2. 之間的電壓區別。 這指 『SThM 錯誤』。 此 SThM 錯誤在 TCM 模式下用於生成 SThM 圖像。

通過在沒有自動加熱探測發生的 TCM 的探測設置當前是足够小的。 (阻力更改由於自熱化在溫度評定將導致錯誤。) 並且,當它採取為了這個技巧能到達與範例表面的時候,熱平衡在 TCM 模式,掃描速度是有限的。

傳導性對比模式 (CCM)

在傳導性對比模式下, (CCM) XE 串聯納諾熱量探測的抗拒要素使用作為一臺抗拒加熱器。 滿足的能源適用於探測技巧保留它在集溫度通過反饋環路。 要求的這個能源維護集溫度表示這種局部導熱性。 簡圖 CCM 在表 6. 顯示。

圖 6. 簡圖 CCM 模式。

當激昂的探測,在值的邊框形式高於範例溫度,聯繫聯絡,從探測的熱流到範例,造成冷卻探測。 反饋感覺此班次,平衡橋梁電壓,并且恢復探測的阻力 (或溫度) 對其先定價值。 從 XE 串聯的 SThM 的原始數據反射反饋電壓, Vout ,適用於橋梁。 然而,這個標本的導熱性與熱流 (~V) 是按比例out2,當這個技巧是與範例聯繫時。 一個簡單的定標方法可以為绝對導熱性評定執行。

在技巧和標本之間的熱流在调查之中是由下列三個系數控制的;

  • 範例的導熱性
  • 探測的聯繫範圍
  • 探測和範例的溫度區別

對於大多範例這個探測範例的聯繫範圍更改是微不足道的,并且,由於其大熱量質量,這個範例保持在恆溫 (在探測技巧和這個範例之間的溫度區別也堅持恆定,因為探測的溫度是由反饋環路控制的)。 結果,在熱流上的變化將由在這個範例的導熱性的上變化只造成。

在掃描期間,當這個範例的導熱性變化,探測的溫度傾向於更改,然而,惠斯登橋使用 SThM 錯誤和反饋環路平衡電壓適用於這個技巧為了維護其溫度常數,在先定價值。

由 XE 串聯的 Nanoscaled 熱成像

圖 7 由與納諾熱量探測的 XE 串聯 SThM 顯示一筆 4.3 mm 直徑 HSQ 過帳的高分辨率地勢和導熱性圖像在硅體的。 與平面的地勢對比,在這種導熱性的多相性,由於在 HSQ 構成的雜質,被觀察。 這樣高熱量解決方法和區分可以由 XE 串聯 SThM 只認識到。

在硅體 (5 µm 掃描範圍) 的圖 7. (a) 高分辨率 SThM 地勢和 (b) 一筆 HSQ 過帳的導熱性圖像有 4.3 mm 直徑的與納諾熱量探測的 XEseries SThM。

在硅體的表 8 更小的 HSQ 過帳高分辨率地勢和導熱性有 0.2µm 直徑的使用與納諾熱量探測的 XE 串聯 SThM 是印象的,再。 在導熱性圖像,一个可能也觀察雜質,不是明顯的在地勢方面。

在一個硅體 5 µm 掃描範圍的圖 8. (a) 高分辨率 SThM 地勢和 (b) HSQ 過帳導熱性圖像有 0.2 mm 直徑的) 與納諾熱量探測的 XEseries SThM。

明顯被展示 XE 串聯 SThM 有一個優越空間和熱量解決方法與早先 SThMs 比較。 它打開在熱量屬性的 nanoscale 調查的巨大可能性以多種 nanostructured 材料。

來源: 瀏覽的熱量顯微學 (SThM) - 由公園系統的應用註解

關於此來源的更多信息请請參觀公園系統

Date Added: Apr 17, 2008 | Updated: Sep 19, 2013

Last Update: 19. September 2013 11:27

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