Microscopia Termica di Scansione (SThM) Facendo Uso di EasyScan 2 FlexAFM da Nanosurf

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Introduzione
Microscopia del Termale di Scansione
Requisiti di Sistema

Sfondo

Nanosurf è un fornitore principale dei microscopi atomici di facile impiego della forza (AFM) e dei microscopi di traforo di scansione (STM). I Nostri prodotti e servizi si fidano di dai professionisti universalmente per aiutarli per misurare, analizzare e presentare a 3D le informazioni di superficie. I Nostri microscopi eccellono con la loro progettazione compatta ed elegante, la loro manipolazione facile e la loro affidabilità assoluta.

Introduzione

Con lo sviluppo dei 2 easyScan FlexAFM, Nanosurf offre una piattaforma con la flessibilità aumentata per i ricercatori che richiedono i modi avanzati della rappresentazione, mentre facilità d'uso del marchio di fabbrica di Nanosurf ancora di mantenimento. Gli Esperimenti che non erano possibili con i sistemi easyScan precedenti ora sono sistematici con il FlexAFM. Potere accomodare una selezione molto maggior delle travi a mensola di specialità mentre consente l'accesso facile agli input ed agli output del sistema è uno dei molti vantaggi che il FlexAFM offre. Questo vantaggio è dimostrato con l'integrazione della rappresentazione Termica di Microscopia di Scansione (SThM) e delle capacità locali dell'analisi termica che sono offerte dagli Strumenti di Anasys.

Figura 1. immagini di Scansione di Microscopia Elettronica (SEM) Di una sonda termica di Anasys. (Andato) Intera trave a mensola. (Giusto) Ingrandimento del suggerimento.

Microscopia del Termale di Scansione

La Microscopia Termica di Scansione è un modo della rappresentazione del AFM che mappa i cambiamenti nella conducibilità termica attraverso la superficie di un campione. Simile ad altri modi che misurano i beni materiali (LFM, MFM, EFM, Ecc.), dati di SThM si acquista simultaneamente con i dati Topografici. Il modo di SThM è permesso sostituendo la trave a mensola standard del modo di contatto con una sonda termica nanofabricated con un elemento resistente vicino alla punta della sonda per fornire di punta.

Questa resistenza è incorporata in un lato di un circuito del Ponte di Wheatstone, che permette che il sistema rifletta la resistenza. Questa resistenza correla con la temperatura all'estremità della sonda ed il Ponte di Wheatstone può essere configurato al video la temperatura di un campione o mappare qualitativamente la conducibilità termica del campione. I Cambiamenti nelle temperature del campione sono misurati spesso sulle strutture attive dell'unità.

Per esempio, è possibile alle aree sensibili di immagine ed ai gradienti geotermici sulle unità quali le testine di registrazione magnetiche, i diodi laser ed i circuiti elettrici. La rappresentazione della conducibilità Termica, tuttavia, si applica comunemente ai campioni compositi o mescolati. In questo modo, una tensione si applica alla sonda e un ciclo di feedback è usato per tenere la sonda ad una temperatura costante.

Poichè la sonda termica è scandita attraverso la superficie del campione, più o meno energia saranno scorsi dal suggerimento come scandiscono attraverso i materiali differenti. Se la regione è una di alta conducibilità termica, più energia scorrerà a partire dal suggerimento. Quando questo accade, il ciclo di feedback termico regolerà la tensione alla sonda per tenerlo ad una temperatura costante. Quando la sonda si muove verso un'area della conducibilità termica più bassa, il ciclo di feedback abbasserà la tensione alla sonda, poichè richiederà meno energia di tenere la sonda ad una temperatura costante. Regolando la tensione per tenere la costante della temperatura della sonda, una mappa della conducibilità termica del campione è generata.

Figura 2: Rappresentazione di una fibra del carbonio e di un campione a resina epossidica. Immagine (Superiore) di Topografia. l'Z-Intervallo corrisponde a µm 1,4. Immagine (Inferiore) di SThM. l'Z-Intervallo corrisponde a 600 sistemi MV. L'Di x-y-intervallo di entrambe le immagini corrisponde 80 al µm del µm x 90.

Figura 2 video le immagini Statiche simultaneamente acquistate della Topografia e di SThM del Modo di una fibra del carbonio e di un campione a resina epossidica. Il campione inter-è stato sezionato e lucidato stato per fornire una superficie piana. Avere una superficie regolare minimizzerà i cambiamenti nel contrasto di SThM quel risultato dagli effetti topografici. Nell'immagine di SThM qui, è possibile mappare la differenza della conducibilità termica delle regioni a resina epossidica e delle fibre del carbonio. Come previsto, le fibre del carbonio sono vedute per avere un'più alta conducibilità termica (blu-chiaro) che le regioni a resina epossidica circostanti (porpora). Questi dati egualmente serviscono a verificare la risoluzione di sub-100-nm che si attende dalle sonde termiche.

Oltre l'aggiunta delle capacità estese della rappresentazione di SThM, è egualmente possibile acquisire le informazioni termomeccaniche quantitative locali con risoluzione di sub-100-nm. Ciò è possibile con l'opzione di nano-TUM offerta dagli Strumenti di Anasys. Una Volta Che un'area di interesse termico è stata identificata facendo uso della rappresentazione standard della Topografia con la sonda termica, è poi possibile collocare la sonda ad un punto specifico per misurare i beni termici locali.

Questi informazioni sono ottenute linearmente dilagando la temperatura dei nano-TUM sondano con tempo mentre riflettono la deformazione della sonda. La risposta termomeccanica permette che l'utente ottenga le misure quantitative delle temperature di transizione di fase quali punto di fusione (t)m e le temperature di transizione vetrosa (t)g. Sul punto di queste temperature di transizione di fase, il campione sotto la sonda ammorbidirà, permettendo che la sonda penetri nel campione. Come si vede in Figura 3, questo produce un tracciato di deformazione della sonda in funzione della temperatura. Questa innovazione nella risoluzione spaziale dei beni termici ha implicazioni significative nei campi di Scienza e dei Prodotti Farmaceutici del Polimero in cui il comportamento termico locale di comprensione è cruciale.

Figura 3. analisi Locale di nano-TUM di una pellicola di polietilene. Rappresenti Graficamente la mostra dei risultati di misura che sono stati realizzati a due diversi siti del campione (curve blu e rosse, rispettivamente). L'inizio di fusione si presenta a 115°C.

Requisiti di Sistema

Il FlexAFM easyScan con il Modulo A e ST A Mensola del Segnale del Supporto è richiesto per eseguire la rappresentazione di SThM e/o l'analisi del campione di nano-TUM del locale (si veda Figura 4). Gli Strumenti di Anasys fornisce il hardware ed il software che integrano facilmente con il sistema di FlexAFM.

Figura 4. componenti di Nanosurf richieste per la misura di SThM. (Cima) La testa di scansione easyScan di Nanosurf 2 FlexAFM. (Sinistro Inferiore) I 2 easyScan Segnalano il Modulo il A. (destra Inferiore) La ST A Mensola del Supporto di FlexAFM

Le sonde termiche di Anasys sono premounted sui supporti (Figura 5, cima) che sono compatibili con la ST A Mensola del Supporto di FlexAFM. Negli esperimenti descritti qui, le sonde termiche GLA-1 e AN2-200 di Anasys sono state usate. Il sistema di Anasys SThM (Figura 5, fondo) comprende un'interfaccia di software semplice che gestisce l'elettronica dell'analisi termica via una Connessione USB. Questa interfaccia è capace di produzione della tensione a basso rumore e ad alta definizione alla sonda.

Figura 5. componenti di Anasys richieste per la misura di SThM con la testa di scansione di FlexAFM. Sonde (Superiori) del termale di Anasys. Elettronica (Inferiore) di Anasys SThM che comprende l'alimentazione elettrica, il regolatore e la casella di CALORIA.

La tensione può essere variata sopra una vasta gamma secondo il tipo della sonda e la temperatura desiderata della sonda (risoluzione di <0.1°C). Le altre componenti nel ponte sono cambiate facilmente a richiesta per gli esperimenti su ordinazione ed il sistema comprende una connessione dell'input per applicare le tensioni CA Alla sonda. La resistenza della sonda è output su un BNC, che poi è connesso all'Utente Ha Introdotto 1 sul Modulo easyScan A. di 2 Segnali. Per la rappresentazione di SThM, i 2 easyScan il software di controllo è configurato raccogliere i dati della resistenza sull'Utente Hanno Introdotto 1, permettendo che le informazioni di SThM siano registrate e video come diagramma nella finestra della rappresentazione del software di Nanosurf. Durante gli esperimenti di nano-TUM, il software di Anasys permette che l'Utente fissi i parametri del regolatore Nano-TA2 quali le tariffe di riscaldamento e la gamma di temperature. Tipicamente, il feedback del AFM è spento durante che l'acquisizione dei dati di nano-TUM.

Sorgente: Nanosurf

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego Nanosurf

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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