Scan Malapit-Patlang mikroskopya (SNOM) - Prinsipyo at mga mode ng operasyon sa pamamagitan ng NT-MDT

:: AZoNanotechnology Artikulo

Paksa sakop

Likuran
Panimula
Gupitin Force mikroskopya
Key Sangkap ng SNOM
Mode ng Pagkakahawa ng SNOM
Mode ng salamin ng SNOM
Mode ng Luminescence ng SNOM

Likuran

NT-MDT Co ay itinatag sa 1991 sa layunin upang ilapat ang lahat ng naipon na karanasan at kaalaman sa larangan ng Nanotechnology sa supply ng mga mananaliksik na may angkop na instrumento upang malutas ang anumang mga posibleng gawain na pagtula sa mga sukat ng sukat ng nanometer. Ang kumpanya NT-MDT ay itinatag sa Zelenograd - sa gitna ng mga Russian Microelectronics . Ang mga produkto unlad ay batay sa mga kumbinasyon ng mga MEMS teknolohiya, ang kapangyarihan ng modernong software, paggamit ng high-end na mga bahagi microelectronic at katumpakan makina bahagi. Bilang isang komersyal enterprise NT-MDT Co umiiral mula sa 1993.

Panimula

Ang paglutas kapangyarihan ng mga classical na optical microscopes pinaghihigpitan ng pagdidiprakt limitasyon ng Abbé sa tungkol sa isa-kalahati ng optical wavelength.Howevwr, ito ay posible upang magtagumpay sa limitasyong ito.

Kung ang isang subwavelength butas sa isang sheet ng metal ay scan malapit sa isang bagay, ang isang sobrang-malutas na imahe ay maaaring built up mula sa ang nakita liwanag na pumasa sa pamamagitan ng hole. scan mikroskopya malapit-field na batay sa prinsipyo na ito ay unang iminungkahi ng Synge at ipinapakita sa microwave ng mga frequency sa pamamagitan ng Abo at mga Nicholls na may isang resolution ng l/60. Sa nakikita wavelength na ito na prinsipyo (optical stethoscopy, malapit-field optical- scan mikroskopya , SNOM) ay ipinapakita sa pamamagitan ng Pohl et al. Sa Betzig et al ay ipinapakita ng paggamit ng mga probes hibla sa imahe ng iba't-ibang ng mga halimbawa na may ng isang bilang ng mga iba't-ibang mekanismo kaibahan.

Upang gumawa ng sistema ang mas madaling gamitin at para i-extend ang applicability sa mga halimbawa ng orbitrary topographiya, ito ay kapaki-pakinabang sa isang regulasyon ng mekanismo ng distansya sa kakayahan ng automating ang unang diskarte at pagpapanatili ng siwang sa isang nakapirming layo mula sa ang sample sa buong kurso ng isang scan. Maraming mekanismo ay ipinanukalang dati sa SNOM at mga kaugnay na unti-unting nawawala patlang ng mga pamamaraan, kabilang ang mga elektron tunneling, kapasidad, poton tunneling, malapit-patlang na salamin.

Sa kasalukuyan ang pinaka-ginamit na pamamaraan ng probe-sample layo regulasyon ay nakasalalay sa pagtuklas ng paggugupit pwersa sa pagitan ng dulo ng malapit-patlang probe at ang sample. Gupitin Force batay sistema ay nagbibigay-daan sa gupitin Force mikroskopya nag-iisa, o sabay-sabay na gupitin Force at Malapit-Patlang imaging, kabilang ang Pagkakahawa mode para sa mga transparent halimbawa, mode ng salamin para sa mga opaque na mga halimbawa at Luminescence mode para sa karagdagang paglalarawan ng mga halimbawa.

Figure 1. Eskematiko ng isang pinagsamang puwersa ng gupitin at malapit-patlang na-scan optical mikroskopyo.

Gupitin Force mikroskopya

Sa kasalukuyan ang pinaka-ginamit na pamamaraan ng probe-sample layo regulasyon ay nakasalalay sa pagtuklas ng paggugupit pwersa sa pagitan ng dulo ng malapit-patlang probe at ang sample. Paggugupit lakas batay sistema ay nagbibigay-daan sa gupitin Force mikroskopya nag-iisa, o sabay-sabay gupitin Force at Malapit-imaging ng file, kabilang ang Pagkakahawa mode para sa mga transparent halimbawa, mode ng salamin para sa mga opaque na mga halimbawa at Luminescence mode para sa karagdagang paglalarawan ng mga halimbawa.

Upang matagal ang optical probe malapit sa ibabaw nonoptical pamamaraan ng kuwarts tinidor na pansubok ng tinig ng sensor ay ginagamit. Ay nagbibigay-daan sa dagdagan ang ratio ng mga kapaki-pakinabang na signal sa ingay sa paghahambing sa mga optical hawak scheme. Ito ay napakahalaga sa pagpapatakbo sa nililimitahan resolution. Rin photoinduced carrier ay hindi lilitaw. Ito ay kinakailangan na kinakailangan kapag ang ilang mga katangian ng semiconductor ay sinisiyasat.

Sa puso ng nonoptical paraan para sa pagkuha ng impormasyon tungkol sa ibabaw namamalagi ideya na gamitin ang tugon ng kuwarts tinidor na pansubok ng tinig na naka-attach sa optical hibla sa pakikipag-ugnayan sa ibabaw. System hibla-kuwarts ay nasasabik sa pahalang vibrations na may tulong ng panlabas na elemento ng feed sa kuwarts dalas ng lagong. Karagdagang piezoeffect ay ginagamit: sa pagkakaroon ng makina oscillations electrical outputs ng kuwarts boltahe tugon, na ginagamit bilang signal ng impormasyon tungkol sa malawak ng hibla imbayog.

Gupitin Force mikroskopya ay natanto sa mga sumusunod na paraan. Piezodriver pamamagitan ng kuwarts tuning oscillations tinidor ikatuwa ng probe hibla na may ilang paunang malawak. Ang angkop na halaga ng output ng kuwarts ay Ao. Pagkatapos papalapit ng ibabaw ng sample ang malawak ng mga hibla oscillations probe umabot ng ilang mga set-point halaga at output ng kuwarts umabot sa halaga A. Pagkatapos ng pag-scan ng sa ibabaw ng sample ay isinasagawa sa pagpapanatili ito halaga ng sistema ng feedback.

Key Sangkap ng SNOM

Ang mga pangunahing elemento ng sa Malapit-Patlang mikroskopyo scan (SNOM) ay isang napakaliit na siwang (dulo ng laser iluminado hibla probe sa aming kaso) scan kasama ang sample sa malapit na malapit, karaniwang mas mababa sa 10 nm.

Sa kasalukuyan ang pinaka-ginamit na pamamaraan ng probe-sample layo regulasyon ay nakasalalay sa pagtuklas ng paggugupit pwersa sa pagitan ng dulo ng malapit-patlang probe at ang sample. Gupitin Force batay sistema ay nagbibigay-daan sa sabay-sabay gupitin Force at Malapit-file imaging, kabilang ang Pagkakahawa mode para sa mga transparent halimbawa, mode ng salamin para sa mga opaque na mga halimbawa at Luminescence mode para sa pagkuha ng karagdagang paglalarawan ng mga halimbawa.

Sa puso ng nonoptical paraan para sa pagkuha ng impormasyon tungkol sa ibabaw namamalagi ideya na gamitin ang tugon ng kuwarts tinidor na pansubok ng tinig na naka-attach sa optical hibla sa pakikipag-ugnayan sa ibabaw. System hibla-kuwarts ay nasasabik sa pahalang vibrations na may tulong ng panlabas na elemento ng feed sa kuwarts dalas ng lagong. Karagdagang piezoeffect ay ginagamit: sa pagkakaroon ng makina oscillations electrical outputs ng kuwarts boltahe tugon, na ginagamit bilang signal ng impormasyon tungkol sa malawak ng hibla imbayog.

Mode ng Pagkakahawa ng SNOM

Pagkakahawa mode ng SNOM ay sabay-sabay na maisasakatuparan sa paggugupit Force mikroskopya, na kung saan ay natanto sa mga sumusunod na paraan. Piezodriver pamamagitan ng kuwarts tuning oscillations tinidor ikatuwa ng probe hibla na may ilang paunang malawak. Ang angkop na halaga ng output ng _kuwarts ay isang 0. Pagkatapos papalapit ng ibabaw ng sample ang malawak ng mga hibla oscillations probe umabot ng ilang mga set-point halaga at output ng kuwarts umabot sa halaga A. Pagkatapos ng pag-scan ng sa ibabaw ng sample ay isinasagawa sa pagpapanatili ito halaga ng sistema ng feedback.

Sa ilalim ng pag-scan sa sample ay iluminado sa pamamagitan ng probe hibla at ang lumipas sa pamamagitan ng sample ng liwanag sa pamamagitan ng layunin ay nakadirekta sa tubo photomultiplier.

Figure 2. Pagkakahawa mode.

Mode ng salamin ng SNOM

Mode ng salamin ng SNOM ay sabay-sabay na maisasakatuparan sa paggugupit Force mikroskopya, na kung saan ay natanto sa mga sumusunod na paraan . Piezodriver pamamagitan ng kuwarts tuning oscillations tinidor ikatuwa ng probe hibla na may ilang paunang malawak. Ang angkop na halaga ng output ng _kuwarts ay isang 0. Pagkatapos papalapit ng ibabaw ng sample ang malawak ng mga hibla oscillations probe umabot ng ilang mga set-point halaga at output ng kuwarts umabot sa halaga A. Pagkatapos ng pag-scan ng sa ibabaw ng sample ay isinasagawa sa pagpapanatili ito halaga ng sistema ng feedback.

Sa ilalim ng pag-scan sa sample ay iluminado sa pamamagitan ng probe hibla at ang kalat na liwanag ay direct sa pamamagitan ng mirror sa pamamagitan ng layunin sa tubo photomultiplier.

Figure 3. Salamin mode.