Scannende Thermische Mikroskopie (SThM) Unter Verwendung EasyScan 2 FlexAFM von Nanosurf

Themen Umfaßt

Hintergrund
Einleitung
Scannende Thermische Mikroskopie
Systemanforderungen

Hintergrund

Nanosurf ist ein führender Anbieter von bedienungsfreundlichen Atomkraftmikroskopen (AFM) und von Scannentunnelbaumikroskopen (STM). Unsere Produkt und Service werden von den Fachleuten weltweit vertraut, um ihnen zu helfen, 3D Oberflächeninformationen zu messen, zu analysieren und vorzulegen. Unsere Mikroskope übertreffen durch ihre kompakte und elegante Auslegung, ihre leichte Handhabung und ihre absolute Zuverlässigkeit.

Einleitung

Mit der Entwicklung der easyScan 2 FlexAFM, bietet Nanosurf eine Plattform mit erhöhter Flexibilität für Forscher an, die hoch entwickelte Aufnahmemodi fordern, während noch WartungsNanosurfs Benutzerfreundlichkeit eingetragenen Warenzeichens. Experimente, die nicht mit den vorhergehenden easyScan Anlagen möglich waren, sind jetzt mit dem FlexAFM routinemäßig. Sein, eine viel größere Auswahl von Spezialitätenkragbalken, beim Bieten des einfachen Zugangs zu den Anlageninput und -ausgaben anzupassen ist einer der vielen Vorteile, die das FlexAFM anbietet. Dieser Vorteil wird mit der Integration des Scannens der Thermischen Darstellung der Mikroskopie (SThM) und der lokalen Fähigkeiten der thermischen Analyse demonstriert, die durch Anasys-Instrumente angeboten werden.

Abbildung 1. Rasterelektronenmikroskopie (SEM)bilder eines thermischen Fühlers Anasys. (Verlassen) Gesamter Kragbalken. (Rechte) Vergrößerung der Spitze.

Scannende Thermische Mikroskopie

Scannende Thermische Mikroskopie ist ein FLUGHANDBUCH-Aufnahmemodus, der Änderungen in der Wärmeleitfähigkeit über der Oberfläche eines Beispiel abbildet. Ähnlich anderen Modi, die Materialeigenschaften messen (LFM, MFM, EFM, Usw.), SThM-Daten wird gleichzeitig mit Topographischen Daten erworben. Der SThM-Modus wird ermöglicht, indem man den Standardkontaktmoduskragbalken durch einen nanofabricated thermischen Fühler mit einem widerstrebenden Element nahe der Spitze des Fühlers ersetzt sich zu neigen.

Dieser Widerstand wird in ein Fahrwerkbein einer Wheatstone-Brückenschaltung enthalten, die die Anlage Widerstand überwachen lässt. Dieser Widerstand bezieht mit Temperatur am Ende des Fühlers aufeinander, und die Wheatstone-Brücke zum Überwachungsgerät konfiguriert werden entweder die Temperatur einer Probe oder bildet möglicherweise qualitativ die Wärmeleitfähigkeit der Probe ab. Änderungen in den Beispieltemperaturen werden häufig auf aktiven Einheitszellen gemessen.

Zum Beispiel ist es zu den brenzligen Stellen und zu den Temperaturgradienten des Bildes auf Einheiten wie Schreibköpfen der magnetischen Aufzeichnung, Laserdioden und elektrischen Schaltungen möglich. Wärmeleitfähigkeitsdarstellung jedoch wird geläufig an den zusammengesetzten oder gemischten Proben angewendet. In diesem Modus wird eine Spannung am Fühler angewendet und eine Rückkopplungsschleife wird verwendet, um den Fühler bei einer konstanten Temperatur zu halten.

Da der thermische Fühler über der Beispieloberfläche gescannt wird, werden mehr oder weniger Energie aus der Spitze geflossen, wie sie über verschiedenen Materialien scannt. Wenn die Region eine von hoher Wärmeleitfähigkeit ist, fließt mehr Energie weg von der Spitze. Wenn dieses auftritt, stellt die thermische Rückkopplungsschleife die Spannung auf den Fühler ein, um ihn bei einer konstanten Temperatur zu halten. Wenn der Fühler auf einen Bereich der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit sich bewegt, senkt die Rückkopplungsschleife die Spannung zum Fühler, da sie weniger Energie benötigt, den Fühler bei einer konstanten Temperatur zu halten. Indem man die Spannung einstellt, um die Fühlertemperaturkonstante zu halten, wird eine Karte der Wärmeleitfähigkeit des Beispiel erzeugt.

Abbildung 2: Darstellung einer Kohlenstofffaser und der Epoxidprobe. (Spitzen) Topographiebild. Z-Reichweite entspricht µm 1,4. (Unteres) SThM-Bild. Z-Reichweite entspricht bis 600 Millivolt. Die X-y-Reichweite beider Bilder entspricht µm 80 µm x 90.

Abbildung 2 zeigt gleichzeitig erworbene Statische Modus Topographie- und SThM-Bilder einer Kohlenstofffaser und der Epoxidprobe an. Die Probe ist quer-unterteilt worden und poliert worden, um ein Planum zur Verfügung zu stellen. Haben einer glatten Oberfläche setzt Änderungen im SThM-Kontrast dieses Ergebnis von den topographischen Effekten herab. Im SThM-Bild hier, ist es möglich, den Wärmeleitfähigkeitsunterschied der Epoxidregionen und der Kohlenstofffasern abzubilden. Wie erwartet werden die Kohlenstofffasern gesehen, um eine höhere Wärmeleitfähigkeit (hellblau) als die umgebenden Epoxidregionen zu haben (purpurrot). Diese Daten dienen auch, die sub-100-nm Auflösung zu überprüfen, die von den thermischen Fühlern erwartet wird.

Über dem Hinzufügen der erweiterten Fähigkeiten von SThM-Darstellung hinaus, ist es auch möglich, lokale quantitative thermomechanische Informationen mit sub-100-nm Auflösung zu erwerben. Dieses ist mit der Option Nano--TA möglich, die durch Anasys-Instrumente angeboten wird. Sobald ein Bereich von thermischen Zinsen unter Verwendung der StandardTopographiedarstellung mit dem thermischen Fühler gekennzeichnet worden ist, ist es dann möglich, den Fühler an einem spezifischen Punkt zu legen, um lokale thermische Eigenschaften zu messen.

Diese Informationen werden eingeholt, indem man linear erhöht die Temperatur des Fühlers Nano--TA mit Zeit beim Überwachen des Ausschlags des Fühlers. Die thermomechanische Antwort erlaubt dem Benutzer, quantitative Maße von Phasenübergangstemperaturen wie Schmelzpunkt (T) undm von Glasübergangstemperaturen (T) zu erhalteng. Im Augenblick dieser Phasenübergangstemperaturen erweicht die Probe unter dem Fühler und lässt den Fühler in die Probe eindringen. Wie in Abbildung 3 gesehen, produziert dieses einen Plan des Fühlerausschlags als Funktion der Temperatur. Dieser Durchbruch in der Ortsauflösung von thermischen Eigenschaften hat beträchtliche Auswirkungen auf den Gebieten der Polymer-Wissenschaft und der Pharmazeutischen Produkte, in denen verstehendes lokales thermisches Verhalten entscheidend ist.

Abbildung 3. Einheimisches Nano--TA-Analyse eines Polyäthylenfilmes. Stellen Sie das Zeigen von Maßergebnissen grafisch dar, die bei zwei einzelnen Beispielsites durchgeführt wurden (blaue und rote Kurven, beziehungsweise). Der Anfang des Schmelzens tritt an 115°C. auf.

Systemanforderungen

Das easyScan FlexAFM mit Signal-Block A und Freitragendes Halterung ST. wird gefordert, um SThM-Darstellung und/oder lokale Analyse des Beispiel durchzuführen Nano--TA (siehe Abbildung 4). Anasys-Instrumente liefert Kleinteile und Software, die leicht mit der FlexAFM-Anlage integrieren.

Abbildung 4. Nanosurf-Bauteile benötigt für SThM-Maß. (Oberseite) der easyScan 2 FlexAFM Scan-Kopf Nanosurf. (Unteres links) Signalisieren die easyScan 2 Block A. (Unten rechts) das Freitragende Halterung FlexAFM ST.

Thermische Fühler Anasys sind auf Halterungen premounted (Abbildung 5, Oberseite) die mit dem Freitragenden Halterung FlexAFM ST. kompatibel sind. In den Experimenten, die hier beschrieben wurden, wurden die thermischen Fühler GLA-1 und AN2-200 Anasys verwendet. Die Anlage Anasys SThM (Abbildung 5, Unterseite) umfaßt eine einfache Programmschnittstelle, die die Elektronik der thermischen Analyse über einen USB-Anschluss steuert. Diese Schnittstelle ist zum Ausgeben einer lärmarmen, hochauflösenden Spannung zum Fühler fähig.

Abbildung 5. Anasys-Bauteile benötigt für SThM-Maß mit dem FlexAFM-Scan-Kopf. (Spitzen) Anasys-Thermalfühler. (Untere) Elektronik Anasys SThM, welche die Stromversorgung, den Controller und DEN CAL-Kasten enthält.

Die Spannung wird über eine große Auswahl abhängig von der sondenartigen und gewünschten Temperatur des Fühlers unterschieden möglicherweise (<0.1°C-Auflösung). Die anderen Bauteile in der Brückenschaltung werden leicht wenn erforderlich für kundenspezifische Experimente geändert, und die Anlage umfaßt einen Inputanschluß, um AC Spannungen am Fühler anzuwenden. Der Widerstand des Fühlers wird auf einem BNC ausgegeben, das dann an Benutzer Eingab 1 auf dem easyScan 2 Signal-Block A. angeschlossen wird. Für SThM-Darstellung Gaben die easyScan 2 Steuer, dassoftware konfiguriert wird, die Widerstanddaten bezüglich des Benutzers zu montieren, 1 ein und erlaubten, SThM-Informationen werden, als Diagramm im Darstellungsfenster der Nanosurf-Software aufgezeichnet zu werden und angezeigt. Während der Experimente Nano--TA erlaubt die Anasys-Software dem Benutzer, des Controllers Nano-TA2 wie Heizquoten und Temperaturspanne einzustellen Parameter. Gewöhnlich wird FLUGHANDBUCH-Feed-back während der Datenerfassung von Daten Nano--TA abgestellt.

Quelle: Nanosurf

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Nanosurf

Date Added: Oct 20, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

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