Σάρωση κοντινού πεδίου μικροσκοπία (SNOM) - Αρχές και τους τρόπους λειτουργίας με NT-MDT

:: AZoNanotechnology άρθρο

Θέματα που καλύπτονται

Φόντο
Εισαγωγή
Διατμητική Μικροσκοπίας Force
Βασικό στοιχείο της SNOM
Τρόπο μετάδοσης της SNOM
Λειτουργία Αντανάκλαση της SNOM
Λειτουργία φωτοβολία του SNOM

Φόντο

NT-MDT ΣΙΑ ιδρύθηκε το 1991 με σκοπό να εφαρμόσει όλες τις συσσωρευμένη εμπειρία και γνώση στον τομέα της νανοτεχνολογίας για την παροχή στους ερευνητές τα μέσα κατάλληλα για την επίλυση τυχόν εργασία για τον σε διαστάσεις κλίμακα νανομέτρων. Η εταιρεία NT-MDT ιδρύθηκε το Zelenograd - στο κέντρο της ρωσικής Μικροηλεκτρονικής. Η ανάπτυξη προϊόντων που βασίζονται στο συνδυασμό της τεχνολογίας MEMS, δύναμη του σύγχρονου λογισμικού, η χρήση των high-end εξαρτήματα μικροηλεκτρονικής και ακρίβεια μηχανικά μέρη. Ως εμπορική επιχείρηση NT-MDT ΣΙΑ υπάρχει από το 1993.

Εισαγωγή

Η διακριτική ικανότητα της κλασικής οπτικά μικροσκόπια περιορίζεται από το όριο διάθλασης Abbe για περίπου στο ήμισυ των οπτικών wavelength.Howevwr, είναι δυνατό να ξεπεραστεί αυτό το όριο.

Εάν ένα subwavelength τρύπα σε ένα φύλλο μετάλλου έχει σαρωθεί κοντά σε ένα αντικείμενο, μια υπερ-επιλυθεί εικόνας μπορούν να δημιουργηθούν από τις διαπιστωθείσες φως που περνά μέσα από την τρύπα. Σάρωση κοντινού πεδίου μικροσκοπία με βάση την αρχή αυτή προτάθηκε για πρώτη φορά από Synge και απέδειξε σε συχνότητες μικροκυμάτων από Ash και Νίκολς με ανάλυση l/60. Σε ορατά μήκη κύματος αυτής της αρχής (οπτική stethoscopy, κοντινού πεδίου οπτική-μικροσκόπιο σάρωσης , SNOM ) αποδεικνύεται από Pohl et al. Σε Betzig et al απέδειξαν τη χρήση ανιχνευτών ινών για την εικόνα μια ποικιλία δειγμάτων με έναν αριθμό διαφορετικών μηχανισμών αντίθεση.

Για να γίνει το σύστημα πιο εύκολο στη χρήση και την παράταση της εφαρμογής της σε δείγματα του orbitrary τοπογραφία, θα ήταν επωφελές να έχουμε έναν μηχανισμό ρύθμισης απόσταση ικανή αυτοματοποιώντας την αρχική προσέγγιση και τη διατήρηση του ανοίγματος σε σταθερή απόσταση από το δείγμα καθ 'όλη τη διάρκεια της μια σάρωση. Αρκετοί μηχανισμοί έχουν προταθεί προηγουμένως να SNOM και των συναφών τεχνικών παροδικά τομέα, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων διάνοιξης σηράγγων, χωρητικότητα, φωτόνιο διάνοιξης σηράγγων, κοντινού πεδίου προβληματισμού.

Επί του παρόντος, το πλέον χρησιμοποιούμενη μέθοδος ρύθμισης απόστασης καθετήρα δείγματος βασίζεται στην ανίχνευση των διατμητικών δυνάμεων μεταξύ του τέλους του κοντινού πεδίου καθετήρα και το δείγμα. Διατμητική δύναμη σύστημα επιτρέπει Διατμητική Force Microscopy, μόνος, ή ταυτόχρονες Force Shear και κοντινού πεδίου απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου εκπομπής για τη διαφανή δείγματα, λειτουργία προβληματισμού για αδιαφανή δείγματα και τον τρόπο Φωταύγεια για επιπλέον χαρακτηρισμό των δειγμάτων.

Σχήμα 1. Σχηματική μια συνδυασμένη δύναμη διάτμησης και κοντινού πεδίου σάρωσης οπτικό μικροσκόπιο.

Διατμητική Μικροσκοπίας Force

Επί του παρόντος, το πλέον χρησιμοποιούμενη μέθοδος ρύθμισης απόστασης καθετήρα δείγματος βασίζεται στην ανίχνευση των διατμητικών δυνάμεων μεταξύ του τέλους του κοντινού πεδίου καθετήρα και το δείγμα. Διατμητική δύναμη σύστημα επιτρέπει Διατμητική Force Microscopy, μόνος, ή ταυτόχρονες διατμητική δύναμη και την Εγγύς-Filed απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου εκπομπής για τη διαφανή δείγματα, λειτουργία προβληματισμού για αδιαφανή δείγματα και τον τρόπο Φωταύγεια για επιπλέον χαρακτηρισμό των δειγμάτων.

Για να κρατήσετε το οπτικό καθετήρα κοντά στην επιφάνεια nonoptical συστήματος με χαλαζία διαπασών ως αισθητήρας χρησιμοποιείται. Επιτρέπει την αύξηση της αναλογίας των χρήσιμο μήνυμα σε θόρυβο, σε σύγκριση με οπτικό συστήματα εκμετάλλευσης. Είναι πολύ σημαντικό σε επιχειρήσεις με οριακή ευκρίνεια. Επίσης φωτοευαίσθητη μεταφορείς δεν εμφανίζεται. Είναι απαραίτητη προϋπόθεση όταν διερευνώνται κάποιες ιδιότητες των ημιαγωγών.

Στην καρδιά του nonoptical μέθοδος για την απόκτηση των πληροφοριών σχετικά με την επιφάνεια βρίσκεται η ιδέα να χρησιμοποιήσει απάντηση του χαλαζία διαπασών που συνδέονται με οπτική ίνα για την αλληλεπίδραση με τα επιφανειακά ύδατα. Σύστημα ινών χαλαζία είναι ενθουσιασμένος στην εγκάρσια δονήσεις με τη βοήθεια του εξωτερικού στοιχείου τρέφονται με χαλαζία συχνότητα συντονισμού. Περαιτέρω piezoeffect χρησιμοποιείται: με την παρουσία των μηχανικών ταλαντώσεων ηλεκτρικές εξόδους του χαλαζία έχουν τάση απάντηση, η οποία χρησιμοποιείται ως σήμα πληροφορίες σχετικά με πλάτος της ταλάντωσης ινών.

Διατμητική Force Microscopy, πραγματοποιείται με τον ακόλουθο τρόπο. Piezodriver μέσω χαλαζία διεγείρουν ταλαντώσεις διαπασών του καθετήρα ινών με κάποιες αρχικές πλάτος. Κατάλληλο τιμή εξόδου του χαλαζία είναι Ao. Μετά πλησιάζει επιφάνεια του δείγματος, το εύρος της ίνας ταλαντώσεις καθετήρα φτάσει κάποια set-point αξία και χαλαζία παραγωγή φθάνει Α. αξία μετά ότι σάρωση της επιφάνειας του δείγματος γίνεται με τη διατήρηση αυτής της αξίας από το σύστημα ανάδρασης.

Βασικό στοιχείο της SNOM

Το βασικό στοιχείο της Εγγύς πεδίο μικροσκοπίου σάρωσης (SNOM) είναι ένα μικρό άνοιγμα (τέλος του λέιζερ φωτίζεται καθετήρα ινών στην περίπτωσή μας) σαρωθεί κατά μήκος του δείγματος σε πολύ κοντινή απόσταση, συνήθως λιγότερο από 10 nm.

Επί του παρόντος, το πλέον χρησιμοποιούμενη μέθοδος ρύθμισης απόστασης καθετήρα δείγματος βασίζεται στην ανίχνευση των διατμητικών δυνάμεων μεταξύ του τέλους του κοντινού πεδίου καθετήρα και το δείγμα. Διατμητική δύναμη σύστημα επιτρέπει την ταυτόχρονη διατμητική δύναμη και την Εγγύς-Filed απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου εκπομπής για τη διαφανή δείγματα, λειτουργία προβληματισμού για αδιαφανή δείγματα και τον τρόπο Φωταύγεια για τη λήψη πρόσθετων χαρακτηρισμό των δειγμάτων.

Στην καρδιά του nonoptical μέθοδος για την απόκτηση των πληροφοριών σχετικά με την επιφάνεια βρίσκεται η ιδέα να χρησιμοποιήσει απάντηση του χαλαζία διαπασών που συνδέονται με οπτική ίνα για την αλληλεπίδραση με τα επιφανειακά ύδατα. Σύστημα ινών χαλαζία είναι ενθουσιασμένος στην εγκάρσια δονήσεις με τη βοήθεια του εξωτερικού στοιχείου τρέφονται με χαλαζία συχνότητα συντονισμού. Περαιτέρω piezoeffect χρησιμοποιείται: με την παρουσία των μηχανικών ταλαντώσεων ηλεκτρικές εξόδους του χαλαζία έχουν τάση απάντηση, η οποία χρησιμοποιείται ως σήμα πληροφορίες σχετικά με πλάτος της ταλάντωσης ινών.

Τρόπο μετάδοσης της SNOM

Τρόπος μετάδοσης της SNOM πραγματοποιείται ταυτόχρονα με Διάτμηση Μικροσκοπίας Force, η οποία με τη σειρά του υλοποιείται με τον ακόλουθο τρόπο. Piezodriver μέσω χαλαζία διεγείρουν ταλαντώσεις διαπασών του καθετήρα ινών με κάποιες αρχικές πλάτος. Κατάλληλο τιμή εξόδου του χαλαζία είναι ένα _0. Μετά πλησιάζει επιφάνεια του δείγματος, το εύρος της ίνας ταλαντώσεις καθετήρα φτάσει κάποια set-point αξία και χαλαζία παραγωγή φθάνει Α. αξία Μετά τη σάρωση της επιφάνειας του δείγματος γίνεται με τη διατήρηση αυτής της αξίας από το σύστημα ανάδρασης.

Σύμφωνα με τη σάρωση του δείγματος φωτίζεται από τον αισθητήρα οπτικών ινών και το πέρασε μέσα από το φως του δείγματος μέσω στόχος κατευθύνεται στο σωληνάριο φωτοπολλαπλασιαστών.

Σχήμα 2. Τρόπο μετάδοσης.

Λειτουργία Αντανάκλαση της SNOM

Λειτουργία Αντανάκλαση SNOM πραγματοποιείται ταυτόχρονα με Διάτμηση Μικροσκοπίας Force, η οποία με τη σειρά του υλοποιείται με τον ακόλουθο τρόπο. Piezodriver μέσω χαλαζία διεγείρουν ταλαντώσεις διαπασών του καθετήρα ινών με κάποιες αρχικές πλάτος. Κατάλληλο τιμή εξόδου του χαλαζία είναι ένα _0. Μετά πλησιάζει επιφάνεια του δείγματος, το εύρος της ίνας ταλαντώσεις καθετήρα φτάσει κάποια set-point αξία και χαλαζία παραγωγή φθάνει Α. αξία Μετά τη σάρωση της επιφάνειας του δείγματος γίνεται με τη διατήρηση αυτής της αξίας από το σύστημα ανάδρασης.

Σύμφωνα με τη σάρωση του δείγματος φωτίζεται από τον καθετήρα ίνες και τα διάσπαρτα φως κατευθύνεται από τον καθρέφτη με στόχο την σωλήνα φωτοπολλαπλασιαστών.

Σχήμα 3. Λειτουργία Προβληματισμού.

Λειτουργία φωτοβολία του SNOM

Λειτουργία φωτοβολία του SNOM πραγματοποιείται ταυτόχρονα με Διάτμηση Μικροσκοπίας Force, η οποία με τη σειρά του υλοποιείται με τον ακόλουθο τρόπο. Piezodriver μέσω χαλαζία διεγείρουν ταλαντώσεις διαπασών του καθετήρα ινών με κάποιες αρχικές πλάτος. Κατάλληλο τιμή εξόδου του χαλαζία είναι ένα _0. Μετά πλησιάζει επιφάνεια του δείγματος, το εύρος της ίνας ταλαντώσεις καθετήρα φτάσει κάποια set-point αξία και χαλαζία παραγωγή φθάνει Α. αξία Μετά τη σάρωση της επιφάνειας του δείγματος γίνεται με τη διατήρηση αυτής της αξίας από το σύστημα ανάδρασης.

Σύμφωνα με τη σάρωση του δείγματος φωτίζεται από τον αισθητήρα οπτικών ινών και το πέρασε μέσα από το φως του δείγματος μέσω στόχων και notch φίλτρο κατευθύνεται στο σωληνάριο φωτοπολλαπλασιαστών.

Σχήμα 4. Λειτουργία φωταύγεια.

Πηγή: NT-MDT ΣΙΑ

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτήν την πηγή μπορείτε να επισκεφθείτε NT-MDT ΣΙΑ