Ztherm - MFP-3D のための強力で慣習的で、新しい高度の熱分析の機能および保護所の研究からのサイファー AFM システムを結合すること

カバーされるトピック

背景
導入
片持梁補償および制御
接触の剛さおよび消滅
Ztherm の機能そして利点は熱分析オプションを調整しました
Ztherm の指定は熱分析オプションを調整しました

背景

Ztherm は AFM の高リゾリューションと強力で慣習的で、新しい高度の熱分析の機能を結合し、 thermallyinduced 片持梁に曲がることのための特許審議中の補償および接触の剛さの測定および使用できる最も高い感度および解像度のための消滅を追加します。 Ztherm オプションは商業用システムと以前利用可能なそれ上のボリュームの-22 <10 リットル (subzeptoliter) 材料特性の変更に感度を非常に集中させた暖房に、改善一桁よりもっと与えます。 Ztherm オプションは保護所の研究 MFP-3D™および Cypher™ AFM システムのために使用できます。 Ztherm オプションは Anasys ThermaLever™のプローブを利用し、含んでいます。

先端 (上部の権利) の片持梁構造そしてクローズアップを示す ThermaLever のプローブ。 プローブは 350-400°C (プローブの扶養家族) まで熱することを用いる専有二重接触の片持梁ホールダーに取付けられます。 プローブはまた暖房の前後に高解像 AC イメージ投射を可能にします。

導入

多くの年の間従来の熱分析が暖房に応じていろいろなサンプルのバルク特性の変更を検査するのに使用されていました。 マイクロ熱分析は比較的側面の少数のミクロン小さい領域にこれらの技術を拡張するのに小さい Wollaston ワイヤー片持梁を使用しました。 原子力の顕微鏡でこれらのプローブが普通 (AFM)精査およびイメージ投射アプリケーションのための Wollaston のプローブの位置を、制御するのに使用されました。 熱くするケイ素のプローブの出現はミクロンよりずっと低く熱分析の解像度を改善しました。

表面の特性の熱的に誘導された変更を検出するのに片持梁の偏向が使用されている Nanoscale の熱分析は AFMs に追加され、いろいろな材料に適用された比較的新しい機能です。 例えば、ほとんどのポリマーは混合の比率、分布および均等性がタイヤのような製品の材料そしてパフォーマンスの特性に影響を与えるコンポーネントの混合物、つきます、容器および食品包装です。

AFM はこれらのポリマーサンプルに頻繁に表面の形態および nanostructure を明らかにするために加えられます。 nanoscale の熱分析を使うと、これらの材料はまた熱的に誘導された形態学上の変更への応答のために、従来の熱分析を使うと可能ではないスケールの溶けることおよびガラス転移のような検査することができます。 多くの場合従って、コンポーネントはマイクロおよび nanoscale で最終的に識別され、マップすることができま最終製品の望ましい特性の最適化のポリマー formulator を助けます。 ここで、保護所の研究の科学者は Ztherm 新しいオプションに組み込まれる改善を用いる前例のない解像度および感度のレベルに nanoscale に熱分析を運びました。

片持梁補償および制御

ある AFM ベースの熱解析システムとの永続的な問題は暖房の間に応用のにせの偏向のシグナルおよび可変的なロードで起因する片持梁の熱的に誘導された曲がることです。 保護所の研究は - 領域の…材料の調査そして識別に熱的に誘導された溶けることの一定ロード検出 (Tm)、フェーズ遷移および他の形態学上および承諾の効果を (Tg)提供するこの問題をより少なくより 20nm x 20nm 訂正する特許審議中片持梁補償および制御解決を開発しました。

Ztherm の二重接触、差動駆動機構の片持梁ホールダー。 と互換性がある Anasys ThermaLever のプローブの容易な交換を許可し。

接触の剛さおよび消滅

標準熱分析の機能に加えて二重 AC 共鳴追跡のような高度の技術の温度の機能として接触の剛さおよび消滅を評価するのに、また Ztherm のパッケージが使用することができます (DART™)。 接触の剛さおよび消滅は - 片持梁共鳴で測定される - 慣習的な偏向ベースの測定より温度の依存した特性にはるかに敏感、表面の溶けることおよび遷移温度を含んで、です。 さらに、統合された piezo 作動は熱測定の前後に表面の地勢マップのためのサンプルの高リゾリューション AC イメージ投射を可能にします。

Ztherm と行われる慣習的なローカル熱分析。 このカーブは温度センサの機能として片持梁偏向を示します。 最初に、先端の下の polyethylterephthalate のサンプル (PET)の熱拡張により偏向は増加します。 次にサンプルが先端の下で柔らかくなり始めると同時に偏向はそして減少水平になります。 遷移温度はこれら二つの動作間のクロスオーバーから推定することができます。 差込みの画像は測定の間に作成された (わずかに) ミクロ以下の刻み目の地形を示します。

Ztherm の機能そして利点は熱分析オプションを調整しました

Ztherm の機能そして利点は保護所の研究からの熱分析オプションを下記のものを含んでいます調整しました:

  • パッケージはソフトウェア、熱口径測定のサンプルを含み、 10 (10) Anasys ThermaLever AN2-200 のケイ素は厳密に調べます。
  • プローブは 350°C (AN2-200 プローブ) まで容易な交換、高リゾリューション AC AFM イメージ投射、および熱することを可能にする専有二重接触の片持梁ホールダーで使用されます。
  • 600,000°C/min. までのプローブの暖房レート。
  • <20nm への側面解像度の機能
  • 温度調整は ARC2™のコントローラインターフェイスに十分に統合されています。 コントローラと熱プローブ間の自然な、統合された通信連絡を提供する追加電子ボックスは必要となりません。
  • 専有口径測定および測定ルーチンは人工物を減らしている間感度を改善します:
    • 統合された寄生曲がる測定および訂正は熱片持梁の残留圧力と関連付けられるエラーを除去します。 プローブが熱くするので、製造業と関連付けられた圧力により曲げを引き起こします。 Ztherm はこの曲がることを修正します、変化を防ぐことは適用からサンプルにロードします測定の正確さを限定し、故意ではない表面の損害を与えることができる。
    • 先端サンプル電圧補償 - 一義的な駆動機構回路は片持梁先端の潜在性が暖房の流れと別に制御されるようにします。 これは熱測定、例えば、 PFM といろいろな電圧依存した技術のパフォーマンスを同時に可能にします。
    • ダイナミックな接触共鳴モードは、投げ矢を含んで、ローカル暖房の機能として表面の機械特性の敏感な精査を可能にします。 接触共鳴は偏向のシグナルより表面の特性にはるかに敏感です。

インシュリンのファイバーの副zeptoliter 熱分解。 (a) は雲母の表面で沈殿するインシュリンのファイバーの 1x2µm AC (叩くこと) モードの画像を示します。 イメージ投射の後で、一連の熱曲げ償われた、低温熱サイクルはポイントの 12x6 アレイで行われました。 それらの位置の小さい選択は (a) および (b) 両方の着色されたマーカーによって明記されます。 (b) は熱循環が完全だった後加工熱の分解が発生したファイバーで多数のギャップを示す同じ領域の AC 画像です。 (c) はローカル熱拡張 (上の偏向のプロット) および位置によって色分けされた熱サイクルと関連付けられる共振周波数シフト (底プロット) を示します。 共振周波数シフトカーブで目に見えるファイバーの熱分解と関連付けられる明確なシグナルに注意して下さい。 偏向のカーブは同じ温度で重要な応答を示しません。 広がる先端がそれが (a) と (b) 間の解像度を減らす熱循環の間に発生したことに注目して下さい。 暖房サイクルが簡単な機械効果よりもむしろ熱分解に補正された一定したロードでレバーの熱的に誘導された曲がること、共鳴シフト本質的に、帰因することができるなされたので。

SEBS ポリマーサンプルからの熱データ。 熱徹底的なイベントの 3x6 アレイは表面の領域に行われました。 上の画像は熱測定の前に地形のカラーとしてオーバーレイをされる段階です。 最下の画像は熱測定の後にあり、 SEBS 材料で誘導されたローカルフェーズ遷移を示します。 上げられた機能で」広がる段階の境界は 「また見ることができます。
1µm x 2µm スキャン。

Ztherm の指定は熱分析オプションを調整しました

Ztherm の指定は保護所の研究からの熱分析オプションを下記のものを含んでいます調整しました:

  • Ztherm の二重接触は、 Anasys ThermaLever AN2-200 と互換性がある差動駆動機構の片持梁ホールダー厳密に調べます。 余分かいま見ねじおよび提供される 260 5x50 Wiha のスクリュードライバー。
  • 高弱められた接触共鳴サンプルホールダー。 効率的な音響のカップリングのための 50 のエポキシパケットを含んでいます。
  • ThermaLever 10 の (10 の) AN2-200 のプローブ (使用できる ThermaLever の他のプローブ要求あり次第)
    • 長さ ~200µm の厚さ ~2µm
    • チップ高さ 3-6µm の先端の半径 <30nm
    • 共振周波数 55-80kHz
    • 最大制御可能な温度 350°C
  • 追加 ThermaLever を購入するライセンスは Anasys ($300USD それぞれ) から厳密に調べます直接
  • ソフトウェアの機能:
    • SThM - 接触、 AC、仮眠および新しい投げ矢共鳴追跡イメージ投射。
    • マップするポイントツーポイント上昇温暖気流 - 温度、頻度、サンプル表面の一定時点で ramping 振幅。 後サンプル表面上の熱特性のマップを作成することを参照スキャンはポイントおよびクリックとまたはように 「力マップ」の定めることができました。
  • 投げ矢の指定:
    • 周波数範囲 100Hz-2MHz の標準
    • 頻度解像度は 0.1Hz よりより少し、扶養家族を見本抽出します
    • 接触共鳴駆動機構の振幅の変化
  • 熱曲がる訂正残り <5mV/V (にせの偏向/ヒーター駆動機構の電圧)。
  • 差動駆動機構は別の暖房およびバイアス制御を可能にします。
  • 差動ヒーターの電圧 0V-20V は AC および DC のシグナルを結合しました
  • 独立した先端バイアス -10V - +10V は AC および DC のシグナルを結合しました

ソース: 保護所の研究

このソースのより多くの情報のために保護所の研究を訪問して下さい

Date Added: Jul 29, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 21:06

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