Nanosurf からの EasyScan 2 FlexAFM を使用してスキャンの熱顕微鏡検査 (SThM)

カバーされるトピック

背景
導入
スキャンの熱顕微鏡検査
システム要件

背景

Nanosurf は使いやすい原子力の顕微鏡およびスキャンのトンネルを掘る顕微鏡の (AFM)一流の提供者です (STM)。 私達の製品およびサービスは専門家によって 3D に表面情報を測定し、分析し、示すためにそれらを助けるように世界的に信頼されます。 私達の顕微鏡はコンパクトで、優雅なデザイン、容易な処理、および絶対信頼性によって勝ります。

導入

easyScan 2 FlexAFM の開発によって、 Nanosurf は高度イメージ投射モードを必要とする研究者のための高められた柔軟性によってプラットホームを提供します、間まだ維持の Nanosurf の商標の使い易さ。 前の easyScan システムと可能の実験は FlexAFM と今定期的です。 システム入力および出力への容易なアクセスを提供している間専門の片持梁の大いにより大きい選択を取り扱えます FlexAFM が提供する多くの利点の 1 つです。 この利点は Anasys の器械によって提供されるローカル熱分析の機能および熱顕微鏡検査 (SThM) イメージ投射のスキャンの統合と示されます。

図 1. スキャンの Anasys の (SEM)熱プローブの電子顕微鏡検査の画像。 (去られる) 全体の片持梁。 (先端の右の) 拡大。

スキャンの熱顕微鏡検査

スキャンの熱顕微鏡検査はサンプルの表面を渡る熱伝導度の変更をマップする AFM イメージ投射モードです。 物質的な特性 (LFM、 MFM、 EFM、等) を測定する他のモード、 SThM データに類似した地勢データと同時に得られます。 SThM のモードはプローブの頂点の近くの抵抗要素が付いている nanofabricated 熱プローブと標準接触モードの片持梁を取り替えることによってひっくり返るために可能にされます。

この抵抗器はシステムが抵抗を監察するようにするホイートストン・ブリッジ回路の 1 本の足に組み込まれます。 この抵抗はプローブの端に温度に関連し、ホイートストン・ブリッジはモニタにサンプルの温度設定されるか、または質的にサンプルの熱伝導度をマップするかもしれません。 サンプル温度の変更は頻繁に実行中装置構造で測定されます。

例えば、それは磁気録音ヘッド、半導体レーザーおよび電気回路のような装置の画像のホットスポットそして気温傾度に可能です。 しかし熱伝導度イメージ投射は合成か混ぜられたサンプルに一般に適用されます。 このモードでは、電圧はプローブに適用され、一定した温度でプローブを保つのにフィードバックループが使用されています。

熱プローブがサンプル表面を渡ってスキャンされるので、異なった材料を渡ってスキャンするように多くまたはより少ないエネルギーは先端から抜けます。 領域が高い熱伝導度の 1 つなら、より多くのエネルギーは先端から流れます。 これが発生する場合、熱フィードバックループはプローブに一定した温度でそれを保つために電圧を合わせます。 プローブがより低い熱伝導度の領域に移動する場合、フィードバックループはプローブにより少ないエネルギーが一定した温度でプローブを保つように要求するので、電圧を下げます。 プローブの温度の定数を保つために電圧の調節によってサンプルの熱伝導度のマップは生成されます。

図 2: カーボンファイバーおよびエポキシのサンプルのイメージ投射。 (上の) 地形の画像。 Z 範囲は 1.4 µm に対応します。 (SThM の最下の) 画像。 Z 範囲は 600 mV に対応します。 両方の画像の X-Y 範囲は 80 µm X の 90 µm に対応します。

図 2 はカーボンファイバーおよびエポキシのサンプルの同時に得られた静的なモードの地形および SThM の画像を表示します。 サンプルは平面を提供するために交差区分され、磨かれました。 スムーズな表面を地勢効果からの SThM の対照の変更をその結果最小化します持っていることは。 ここの SThM の画像では、エポキシ領域およびカーボンファイバーの熱伝導度の相違をマップすることは可能です。 期待どおりに、カーボンファイバーは周囲のエポキシ領域よりより高い熱伝導度が (淡いブルーの) 見られます (紫色) あるために。 これらのデータはまた熱プローブから期待される副 100 nm 解像度を確認するのに役立ちます。

SThM イメージ投射の拡張機能の追加を越えて、副 100 nm 解像度のローカル量的な加工熱情報を得ることもまた可能です。 これは Anasys の器械によって提供される nano TA オプションと可能です。 熱興味の領域が熱プローブとの標準地形イメージ投射を使用して識別されたら、ローカル熱特性を測定するために一定時点にプローブを置くことはそれから可能です。

この情報は直線に時間の nano TA プローブの温度を ramping によってプローブの偏向を監視している間得られます。 加工熱の応答はユーザーが融点 (t) のようなフェーズ遷移の温度およびガラス転移点 (t)m の量的な測定を得ることを可能にしますg。 これらのフェーズ遷移の温度の時点で、プローブの下のサンプルは柔らかくなりま、サンプルに突き通るようにプローブがします。 図 3 に見られるように、これは温度の機能としてプローブの偏向のプロットを作り出します。 熱特性の空間分解能のこの進歩に理解ローカル熱動作が重大であるポリマー科学および医薬品のフィールドで重要な含意があります。

図 3. ポリエチレンフィルムの支部 nano TA の分析。 2 つの個々のサンプルサイト (青および赤いカーブ、それぞれ) で行われた測定の結果を示すことを図示して下さい。 溶けることの手始めは 115°C. に発生します。

システム要件

シグナルのモジュール A および片持梁ホールダー ST との easyScan FlexAFM は SThM イメージ投射やローカル nano TA サンプル分析を行うために必要となります (図 4) を見て下さい。 FlexAFM システムと容易に統合する Anasys の器械はハードウェアをおよびソフトウェアを提供します。

SThM の測定に必要な図 4. Nanosurf のコンポーネント。 (上) Nanosurf easyScan 2 FlexAFM の走査ヘッド。 (左下) EasyScan 2 つはモジュール A. (右下) に FlexAFM の片持梁ホールダー ST. 信号を送ります

Anasys の熱プローブは FlexAFM の片持梁ホールダー ST と互換性があるサポート (図 5 の上) で premounted です。 ここに記述されている実験では Anasys の GLA-1 および AN2-200 熱プローブは使用されました。 Anasys SThM システム (図 5 の底) は USB の接続によって熱分析の電子工学を制御する簡単なソフトウェアインターフェイスを含んでいます。 このインターフェイスはプローブに低雑音の、高解像の電圧を出力することができます。

FlexAFM の走査ヘッドとの SThM の測定に必要な図 5. Anasys のコンポーネント。 (上の) Anasys の上昇温暖気流のプローブ。 (電源、コントローラおよび CAL ボックスから成り立つ Anasys 最下の) SThM の電子工学。

電圧はプローブのタイプそして望ましい温度のプローブ (<0.1°C の解像度) によって広い範囲に変わるかもしれません。 ブリッジ・サーキットの他のコンポーネントはカスタム実験のために容易に必要であれば変更され、システムはプローブに AC 電圧を適用するために入力接続を含んでいます。 プローブの抵抗はユーザーに入れた easyScan 2 つのシグナルのモジュール A. の 1 つを接続される BNC で出力されます。 SThM イメージ投射のために、 easyScan 2 つは制御ソフトウエアがユーザーの抵抗データを集めるために設定される 1 つを入れま、 Nanosurf のソフトウェアのイメージ投射 Windows の図表として記録され、表示されるように SThM 情報がします。 nano TA 実験の間に、 Anasys のソフトウェアはユーザーが暖房レートおよび温度較差のような NanoTA2 コントローラパラメータをセットすることを可能にします。 通常、 AFM のフィードバックは nano TA データの獲得の間に消えます。

ソース: Nanosurf

このソースのより多くの情報のために Nanosurf を訪問して下さい

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

Last Update: 13. June 2013 23:20

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